Bir retina uyarıcı içinde tek tek elektrotlar doğrudan bitişik retina hücre mimarisini görselleştirmek teknikleri.
Yöntem makalesi
Bir retina uyarıcı içinde tek tek elektrotlar doğrudan bitişik retina hücre mimarisini görselleştirmek teknikleri.
Retina protezlerin son gelişmeler ile, klinik öncesi çalışmalarda bu cihazların güvenliğini değerlendirmek için güvenilir teknikleri geliştirmek önemlidir. Ancak, standart fiksasyon, hazırlık ve otomatik histoloji prosedürleri ideal değildir. Burada bir implant doğrudan bitişik retina sağlığı değerlendirmek için yeni prosedürler tarif. Retina protezleri göz dokusuna temas elektrod dizileri vardır. Önceki yöntemler mekansal dizi içinde tek tek elektrotlar bitişik oküler doku lokalize etmek mümkün olmamıştır. Buna ek olarak, standart histolojik işleme genellikle implante gözleri değerlendirilmesi retina tabakalarının brüt artefakt dekolmanı ile sonuçlanır. Sonuç olarak, implante edilmiş bir elektrot dizisi implantasyonu ve stimülasyon nedeniyle, mevcut ise, lokalize hasarı değerlendirmek için zor olmuştur. Bu nedenle, implante e bitişik oküler doku belirlenmesi ve lokalize için bir yöntem geliştirmiştirbir (renk kodlu) boya işaretleme düzeni kullanarak, ve biz artefakt retina dekolmanı en aza indirmek için bir göz fiksasyon tekniği modifiye lectrodes. Bu yöntem aynı zamanda bireysel elektrotlar ve bir implant belirli bölümlerine lokalizasyonu sağlayan sklera saydam hale. Son olarak, histopatolojik değerlendirmeler gücünü artırmak için bir eşleştirilmiş kontrol kullanılır. Özet olarak, bu yöntem implant göz retina hücre mimarisini güvenilir ve etkin ayrımcılık ve değerlendirme sağlar.
Retina protezleri kısa sürede ciddi görme kaybı çeşitli şekillerde tedavi için yararlı klinik müdahaleler olabilir. Bazı tür retinitis pigmentosa gibi koşullar, (RP), göz fotoreseptör yaygın dejenerasyonu sonucu, bu sinir sinyalleri ışık iletici sorumlu hücrelerdir. Bununla birlikte, retinanın diğer katmanları bazı hücrelerin kalır ve bir retina protez 1 ile elektriksel uyarımı için potansiyel hedeflerdir. Insan klinik çalışmalarda ilk sonuçlar elektrot epiretinal 2,3, subretinal 4,5 implante diziler ve intraskleral 6 yerler için umut verici olmuştur. Bu cihazlar farklı şekillerde farklı malzemelerden yapılmış, ama hepsi görsel gözlemleri yaratmak için retinanın kalan canlı nöronların etkinleştirmek için elektrik sinyalleri kullanırlar.
Bizim daha geniş grup (Bionic Vision Avustralya) ilerleyici olan bir retina implant geliştirmiştirsuprakoroidal elektrot dizileri (Klinik Çalışma Numarası: NCT01603576) implante 3 RP hasta ile klinik pilot çalışma için sed. Şekil 1A bu suprakoroidal prototip retina protezi gösterir.
Hasta güvenliği insan çalışmaları başlamadan önce, biz (Şekil 1B) klinik öncesi modellerde geniş akut ve kronik testi uygulandı, böylece klinik çalışmalarda her şeyden önemlidir ve. Histopatolojik değerlendirmeler, cerrahi işlemler refine elektrot tasarım yineleme, ve sonuçta implantın güvenliği açısından gerekli idi. Standart klinik patoloji uygulamaları ile örtüştüğünü verimli bir iş akışı sağlamak için, bir parafin gömme tekniği kullanılmıştır. Aynı zamanda kolayca patolog tarafından yorumlanır hematoksilen ve eozin (H & E), gibi klinik standartlar ile karşılaştırılabilir boyama işlemleri kullanmak için arzulanan bir durumdur. Ayrıca, immünohistokimyasal analiz için adapte edilebilir bir tekniği, aranandaha da dokuların hücresel değerlendirme kolaylaştırmak için sipariş.
Implant malzemeleri ve kronik elektriksel stimülasyon güvenlik biyouyumluluk, dikkatli bir şekilde değerlendirilmesi gerekir. Bu, dizi içindeki ayrı uyarıcı elektrotlar bitişik oküler doku patolojisi test edebilmek için önemlidir. Ancak, diziler bunlar test edilebilir böylece örnekleri işleme önce kaldırılması için gerekli, ve metalik bileşenler kolayca kesitli olamazdı çünkü. Sonuç olarak, bizim kurulan doku hazırlanması implante elektrotlar 7 ile ilgili doku lokalizasyonu ve haritalama izin vermedi. Bir doku lokalizasyonu metodu eksikliği ek olarak, standart formaldehit bazlı tespit ve işleme teknikleri gözün çeşitli katmanlar ayırıcı çekme (Şekil 2) için en yaygın retina nedeniyle eser ve ayrılması ile sonuçlanmıştır. T homojensizlik nedeniyleo retina, özellikle kantitatif ölçümler için, kontrol doku ile geçerli karşılaştırmalar yapmak zordu. Bu kombine sınırlamalar bizim implante diziler neden potansiyel zararı doğru değerlendirmeler karmaşık.
Burada bu sınırlamaları aşmak için yeni teknikler mevcut. Biz parafin bazlı histoloji ile uyumluluğu korumak için özel göz fiksasyon ve işleme teknikleri 8-10 değiştirdiniz. Biz klinik patologlar gelen yorumlarına dayanarak, karşılaştırılabilir sonuçlar vermek için standart histolojik ve immünohistokimyasal lekeleri değiştirdiniz. Skleral doku saydam render sonra, boya temelli renkli-kodu suprakoroidal uzaydan dizi çıkarmadan önce, her bir elektrot bitişik oküler doku işaretlemek için kullanılmıştır. Elektrot dizi ve tek tek elektrot siteleri işaretleyerek, örnekleri doğru elektrot komşu bölgelerden toplanmış olabilir. Uyumlu örnekleri inci elde edilebilirE kontrolü göz ikili karşılaştırmaları kolaylaştırmak için.
1. Enükleasyon ve Post-Fiksasyon
Bu protokol konu bir suprakoroidal elektrot dizi ile tek taraflı implante olduğunu varsayar.
Sağlam ve basınçlı göz küreler olumsuz sonuç histoloji etkilemeden 3 ay için bu şekilde kadar saklanır edilmiştir.
2. Kimlik ve Doku Haritalama
Yukarıdaki tespit protokolü (adım 1) sklera saydam hale ve dizi şimdi görünür - bireyin elektrot siteleri (Şekil 3) de dahil olmak üzere.
3. Diseksiyon ve Gömme
Bu boya bölgelerde her şerit ve onların göreceli konumları (ve renk) mevcut olan bir kayıt yapmak için, ileride, yararlıdır.
4. Kesme ve Boyama
Sklera her boyalı noktaya hemen bitişik bölge şimdi dizideki karşılık gelen elektrot (Şekil 4) en yakın yakınlık olduğunu güvenle değerlendirilebilir.
Test örnekleri ve kontrol örnekleri çiftli karşılaştırması için hazırdır.
Şekil 4, Şekil 3 'de gösterilen örnek bir kesim elde edilen temsili bir kesitini göstermektedir. Bölüm yukarıda tarif edilen protokollere göre, H & E ile 5 um kalınlıkta ve lekeli de kesildi. Örnek şerit brüt şekli minimal diferansiyel doku eserler (Şekil 4A) ile korunur. Yeşil boya kırmızı (Şekil 4B) daha esnek olmasına rağmen her iki boya işaretleri, sklera üzerinde görünüyordu. Retina katmanları artifactually müstakil değildi ve retina morfolojisi (Şekil 4C) korunur. Dizideki elektrotların bulunduğu yere karşılık gelen boya işaretler bitişik, retina dokusu, kolayca tespit edilebilir.
Şekil 5 doku bölümleri temsilcisi özel boyama ve immünhistokimyasal mevcut protokole göre hazırlanan gösterir. 5 captio bkz.özel lekeleri ve kullanımı yapılan değişiklikler hakkında daha fazla ayrıntı için n ve Yardımcı Malzemeler. Post-değişiklik, bu lekeleri ve immünhistokimya belirlenmiş standartlara eşitti - patolog tarafından doğrulanmadı gibi.
| Primer antikor ve titre tipi (parantez içerisinde) | GFAP (1:1500) | NF200 (1:100) | GS (1:100) |
| Ikincil antikor ve titre tipi (parantez içerisinde) | Alexa Fluor 594 | Alexa Fluor 488 | Alexa Fluor 488 |
| Ikincil antikor inkübasyon süresi | 1 saat | 2 saat | 45 dakika |
Tablo 1. Antikor Tipi, Titre ve Etiketleme Süresi.

Şekil 1. Suprachoroidal Prototip Elektrod Dizisi. Bir klinik sınıf kalıp dizinin A) Makro fotoğraf. B) el yapımı klinik öncesi dizinin photomicrograph.

Şekil 2. Eski Retina histolojisi. Standart histolojik yöntemler bu hazırlamak için kullanıldı, H & E ile boyanmış, bir suprakoroidal elektrot dizisi ile implante edilen bir göz bölümleri. A) 'deki elektrot dizisinde, boşluğun (bir yıldız ile gösterilen) ile bir dik kesit. Retina dış göz dokusundan ayrılır. Bu implante bölgesi (ok) altında özellikle belirgindir. Bu dizinin her bir elektrot bitişik retina kısmının belirlemek mümkün değildir. Ölçek çubuğu = 1 mm. B) Masası'ndaki kutulu bölgenin daha yüksek büyütme bir. Retina laye içinde, düzenli aralıklı, çeşitli eserler vardırRS (oklar) yanı sıra, tapetal katmanı (kedi gözü içinde yansıtıcı tabaka) dan büyük dekolmanı. Ölçek çubuğu = 100 mikron. C) paneli B kutulu bölgenin daha yüksek büyütme. Ok kopma olarak, in vivo ya da travma patolojisinde neden olmanın aksine, işleme bölgesinin yan etki, bir artefakt olduğunu düşündüren, fotoreseptör dış bölümler, hem de sağlam kalır pigmenter epitel olduğuna işaret etmektedir. Ölçek çubuğu = 20 mikron.

Şekil 3,. Elektrot-Bitişik Doku. AD lokalizasyonu ve diseksiyonu) yerinde bir suprakoroidal elektrot dizi ile bir enükleasyon göz Yüksek dinamik aralık makro fotoğraf,. A) Mesaj Davidson'un fiksatif ile sabit ve önce dizi kaldırılması, saydam sklera görselleştirme sağlardizi içinde özel elektrotlar (tek örnek ok ile gösterilen). B) elektrotlar önceden tanımlanmış bir boya renk ile işaretlenmiştir. C) anatomik düzenli aralıklarla Boya işaretler deneyler arasında tutarlılığı korumak için kullanılır. D) çıkarılması üzerine dizi, göz örnek şeritler halinde elle disseke edilir. Renkli oklar skleraya elektrot komşu bölgelerde iki göstermektedir. Sarı kesikli çizgi Kesit düzlemi gösterir. E) Panel E gelen agar-embed örnek şerit, köpük biyopsi yastıkları tarafından desteklenen kesip ve bir gömme kaset yerleştirilen bir agar bloğu. F içinde gömülü örnek şerit Makro-fotoğraf) Makro fotoğraf işlem sırasında bölümün hareketi en aza indirmek için.

Şekil 4. Yeni Retina Histoloji. trong> elektrot cep içeren Yukarıdaki örnek şerit (Şekil 3 boyutlu), H & E. A) Yeşil ve kırmızı boyalı bölgeleri (Şekil 3D aynı oklar, gösterilen) ile 5 mikron ve boyandı parafin, kesitli oldu görülebilir bir bölüm Şekil 3D sarı kesikli çizgi düzeyinde alınan. Ölçek çubuğu = 1,000 mikron. Retina dizi cep altında ne de uzaktan ne, müstakil değildir. B) Masası'ndan kutulu bölge görünür kırmızı ve yeşil boya ile bir oklarla gösterilen ve sağlam retina boyunca. Ölçek çubuğu = 500 mikron. Yeşil boya bitişik sağlam, ekli, retina gösteren Panel B'den C) kutulu bölge,. Ölçek çubuğu = 50 mikron. Boya yerini bir elektrot olarak görev varsa, biz güvenle elektrik stimülasyonu neden, hasar komşu retina dokusunun değerlendirmek gösterir bilerek.

Implantın güvenlik değerlendirilmesi klinik öncesi çalışmalar için bir temel unsurlardan biridir. Bir retina protezi insanlarda implante edilebilir önce herhangi bir zarar vermez doğrulamak için gereklidir. Bu implant biyouyumluluk 17-23 hem de 24-26 kronik elektrik stimülasyonu neden olabilir olası hasar hem de bir değerlendirme gerektirir. Bu koklear implant gibi benzer nöral protez, deneyim, stimülasyon geniş ve doku hasarı 27 neden olmaz fiziksel, parametrelere fikir verir. Ancak, retina diğer implantasyon sitelere farklı özellikler ve bu nedenle hassas güvenlik sınırları (örneğin maksimum yük yoğunluğu gibi) diğer sistemlerde daha önceki çalışmalardan kabul edilemez vardır. Yük yoğunlukları aktif elektrot siteleri en yüksek ve bu zarar için en büyük potansiyeli olan gelir. Doğrudan bitişik dokuya lokalize Bu nedenle bir yöntemBireysel aktif elektrotlara büyük ölçüde bu çalışmaların yararını arttıracaktır. İmplantın belirli bölgelerine komşu doku da daha yakından inceleme için belirgin olarak görünebilir. Bu hedef yaklaşım "en kötü durum senaryosu" incelenmiştir olduğunu koruyarak güven iken, analiz edilmesi için daha az bölümleri izin verir.
Burada açıklanan skleral boya lokalizasyon yöntemi yaygın el şeklinde ve kalıplı silikon / Pt elektrot dizileri 28-30 ile test edilmiştir. Bu ince film poliamid diziler 7,31 ve aynı zamanda ince film silikon / Pt diziler 32 ile kullanılmıştır. Bazı retina protezi çalışmalar intraskleral implantasyonu 33 ile "mermi şeklinde" elektrotlar kullandı. Mevcut teknik elektrod dizileri bu tür değerlendirmek için etkili olmalıdır. Ince sklera ile Kedi gözleri (arka kutup 90 kalınlığı - 200 mikron) bir dizi bireysel elektrot görselleştirme izin verdi. Ancak, olsa bile tek tek elektrodes konumlarını kolayca dizinin taslak (adım 2.6 kullanılana benzer) görülebilir bir silikon şablon kullanılarak türetilmiş olabilir, görünür değildi.
Boya eşleme boya ile mevcut yalnızca bölümlerini elde edilen gibi ilgili olmayan doku bölümleri elde etmek için ihtiyaç sınırlar. Doğru elektrot konumu anlaması için yeteneği ilgili histopatolojik analizi ve daha fazla istatistiksel güç verir, ancak işçilik maliyeti yanı sıra kullanılan slaytlar ve bıçaklar miktarı azaltarak zaman ve maliyet yönetimi üzerinde önemli bir etkisi vardır sadece. Yapışık olduğunu ve aynı zamanda boyanmamış doku kesitlerinde görünür olmak iken doku işleme dayanabilir boyanın kullanılması önemli bir başlangıç husustur. Diseksiyon da doku, boya ve oryantasyon ve gömme sırasında yeri hakkında bilgi kesme işlemi yardımcı olur. Bu doğru eğik kesilmez bir bölüm elde etmek için blok yönlendirici içeren ve tam representati verirdoku üzerinde. Bu kesim yapan kişi boya uygulama, diseksiyon ve gömme sırasında mevcut olduğunu önemlidir.
Genel protokol özellikle tespit zamanlamaları ile, küçük değişiklik için sağlamdır. Ancak, göz diseksiyon ve boya işaretleme adımları iyi el becerisi yarar numune zarar vermemek için bu hassas işlemlerdir. Davidson'un sabitleştirici bir implant yakın retina dekolmanı artefakt azaltmak için etkili olduğu kanıtlanmıştır iken, bu diseksiyonu sırasında doğrudan mekanik hasar engellemez. Davidson'un sabitleştirici bazı özel histolojik ve immünohistokimyasal işlemleri ile kolayca uyumlu değildi. Bu nedenle yukarıda ayrıntılı olarak açıklandığı gibi adımları değiştirmek / optimize etmek için bir ihtiyaç vardı. Optimum sonuç elde edilene kadar boyama süreleri ve konsantrasyonları artan değişiklikler yapılmıştır - Daha fazla bilgi için, ek materyalleri bakın.
Retina ölçümühistoloji sorunlu olmaya devam etmektedir. Retina homojen olmayan ve kalınlığı ve alan centralis 34,35 den artan mesafe ile hücre yoğunluğu değişim hem de. Bu nedenle, göz implante içinde komşu doku karşılaştırmaları için kullanılamaz ve bir kontrol gözü yerine kullanılır. Pairwise kontrol gözle her bölümün uyan bize patolojik değişikliklerin daha güçlü bir istatistiksel karşılaştırma verir, bir konu 36 diğer gözleri karşılaştırırken retina protez ile etkinlik ve emniyet sonuçları daha iyi değerlendirilir. Özel bakım Bu miktar etkileyecek gibi eğik kesme en aza indirmek için alınması gerekir.
Özet olarak, yöntemler belirgin da daha verimli bir ön-klinik akışına yol açmıştır eden histopatolojik inceleme, iyileştirilmiştir yukarıda tarif edilmiştir. Bu yöntemleri kullanarak klinik öncesi çalışmaların sonuçları doğrudan 3 RP hastaların güvenli bir şekilde suprachoroi ile implante edildiği bir klinik çalışma yol açtıdal retinal protez. Bu yöntemler, retina uyarıcıları ve uzun süreli implantasyon için patolojik yanıt değerlendirilmesi gereken diğer oküler implant hem de ilgilidir. Bu yöntem, implant üzerinde ilgi bölgelere patolojinin hücre mimarisini ve kayıt muhafaza edilmesi için değerli bir avantaj sağlanmaktadır. Özel olarak test Bununla birlikte, bu prosedürlerin bir modifikasyonudur bir dizi yüzeysel implante edilir özellikle burada, diğer türler ve diğer anatomik yerlerde kullanılabilir.
Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.
Yazarlar teşekkür etmek istiyorum: Bayan Alexia Saunders ve Bayan Michelle McPhedran deneysel yardım için, elektrot imalat için Bayan Helen Feng; Dr Penny Allen ve cerrahi yardım için Dr Jonathan Yeoh, Royal Victorian Göz ve Kulak Hastanesi Biyolojik Kurmay hayvan bakımı Araştırma Merkezi; boyunca genel rehberlik için Prof Rob Çoban ve Dr Bryony Nayagam ve el yazması bir taslak form üzerinde eleştirel yorumlar için Sayın Ronald Leung.
Bu çalışma Biyonik Enstitüsü ve St Vincent Hastanesi, Melbourne yapıldı. Fon Ian Potter Vakfı, John T Reid Bağış Güven ve Bionic Vision Avustralya (BVA) Bionic Vizyon Bilim ve Teknoloji hibe yılında Özel Araştırma Girişimi ile Avustralya Araştırma Konseyi tarafından sağlandı. Biyonik Enstitüsü onun Operasyonel Altyapısının Desteklenmesi Programı aracılığıyla Victoria Hükümeti aldığı desteği kabul eder.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Davidson markalama sistemi | Bradley Products | 1163-4 - kırmızı 1163-5 - mavi 1163-2 - sarı 1163-1- yeşil | |
| Tavşan Poliklonal Anti-Glial Fibriler Asidik Protein Antikoru | Millipore | AB5804 | 1:1500, gece inkübasyon |
| Fare Monoklonal Anti-Glutamin Sentetaz Antikoru | Millipore | MAB302 | 1:100 gece inkübasyon |
| Monoklonal Fare Anti-Nörofilament 200 Antikor | Sigma-Aldrich | N0142 | 1:100 gece boyunca inkübasyon |
| 4 ',6-diamindino-2-fenilindol, dilaktat (dilaktat) | Yaşam Teknolojileri | D3571 | 1:25.000 30 dakika kuluçka |
| Alexa Fluor 488 keçi anti-fare IgG | Yaşam Teknolojileri | A11029 | 1:500 |
| Superfrost 90° sarı | Grale Bilimsel | SF41299 | |
| FLEX IHC Mikroskop Slaytları | DAKO | K802021-2 | |
| Alexa Fluor 594 keçi anti-tavşan IgG | Yaşam Teknolojileri | A11037 | 1:500 |
| Normal keçi serumu | Yaşam Teknolojileri | PCN5000 | %10 serum/%0.1 Triton X-100/PBS |
| Özel Lekeler İçin Standart Olmayan Çözelti Hazırlama 1% Sulu Kresil Menekşe Stok Çözeltisi
Kresil Menekşe Asetat Çalışma Çözeltisi
Biebrich Scarlet-Acid Fuchsin Solüsyonu
Fosfomolibdik-Fosftungstik Asit Çözeltisi
Anilin Mavisi Çözeltisi
İmmünohistokimya için Çözümler Yıkama Tamponu Çözeltisi< / em>< / p >
|