プロトコルは、マウス 神経網膜のorganotypic型外植体を記述し、その網膜色素上皮(RPE)と共に栽培され、R16で、血清および抗生物質を含まない。この方法は、 インビボ 実験と比較すると比較的簡単に実行でき、安価で時間がかかり、多数の実験アプリケーションに適応することができます。
眼科研究では、神経レチンの インビトロ モデルが強く必要とされています。ここでは、網膜色素上皮(RPE)を用いたマウス 神経網膜のオルガノイド培養のための詳細なプロトコルを提示する。研究の質問に応じて、網膜は、例えば糖尿病性網膜症または遺伝性網膜変性を研究するために、野生型動物または疾患モデルから分離することができる。出生後2~9日の目は無菌状態で摘出される。これらは、RPEからの脈絡膜の剥離を可能にするためにプロテナーゼKで部分的に消化される。ステレオスコープの下で、小さな切開が角膜で作られ、そこから脈絡膜と皮膜をRPEと神経切開から穏やかに剥がすことができる2つの縁を作ります。その後、レンズを取り外し、目のコップを4点にカットしてクローバーの葉に似た4つのくさび状の形状を与えます。組織は最終的に、ポリカーボネート培養膜を保持する細胞培養インサートに吊り下げ液中に移される。培養物は、血清または抗生物質を含まないR16培地で、完全に定義された条件下で、2日ごとに培地変化を伴って維持される。
記載された手順は、少なくとも2週間の培養期間のための、その正常な生理学的およびヒストタイヒスの文脈の分離および保存を可能にする。これらの特徴は、動物性の排泄物培養物を、高い予測値を持つ優れたモデルにし、疾患の発生、および電気生理学の研究を行うとともに、薬理学的スクリーニングを可能にする。
眼科研究では、原発性レチナル細胞培養、レチナ由来細胞株、レチナルオルガノイド、生体内動物モデル1、2、3、4、5など、さまざまなモデルがレチナを研究できる。ただし、これらのモデルは、それぞれ欠点に苦しんでいます。例えば、細胞は孤立して成長し、retinaは多数の細胞間相互作用を持つ複雑なネットワークです。したがって、単離された細胞培養物の挙動は、組織全体で観察されたものと比較して人工的である可能性が高い。この問題は、開発と基礎生物学6を研究するために使用することができるin vitro分化されたレチナルオルガノイドを使用して部分的に改善することができます。しかし、現在のところ、レチナルオルガノイドの生成は依然として時間がかかり、労働集約的であり、再現性の問題に苦しんでおり、オルガノイドを翻訳のretinal研究に使用するには、実質的なさらなる開発作業が必要です。最後に、生きている動物に関する研究は、間違いなく眼科研究の要件に最も近いモデルであるが、強い倫理的懸念に関連している。細胞培養系の効率と生体内動物モデルの現実の状況との間の良い妥協点は、妄分性の植物培養である。このような培養はまた、生体内介入が行われないため動物の苦しみを軽減する。
異種5、7、8から植物の植物を培養するためのいくつかの方法が説明されている。我々のプロトコルは、マウス神経網膜を網膜色素上皮(RPE)と共に単離するための技術を記述する。この技術はラットのレチナル培養9にも適している。そのRPEと一緒に神経レティナの培養は、成功のために重要です.RPEは、栄養分の輸送、イオン、水、光酸化に対する光と保護の吸収、視覚サイクルに不可欠な11-シス-レチナルへの全トランスレチナルの再異性化、脱皮光受容体膜のファゴサイトーシス、およびreina1の構造完全性に不可欠な因子の分泌という、レチナに不可欠な機能を果たします。RPEを維持することで、感光体の外側および内側のセグメントの開発が成功し、より長い時間のために生存可能なレチナを維持する11.以下に説明する手順は、少なくとも2週間12の間、その経時および、その残りの部分の特徴を維持する。また、無血清の無抗生物質性の培地での組織性の筋性外植体の培養は、未知の物質の存在を回避し、結果12の簡単な解釈を可能にする。
アウガロツのレティナル外植文化は、7、13、14のレチンの発達と変性に関する知識を向上させるために不可欠です。ここでは、薬理学的スクリーニングにも有用なツールであり、糖尿病性網膜症を含む様々な網膜疾患をモデル化するために使用できることを示しています。
提示されるプロトコルは、血清および抗生物質を含まない定義されたR16培地におけるインタクトRPEを有するマウスレティナのorganotypic外植培養を記述する。このプロトコルは、もともと1980年代後半7、28に始まって開発され、それ以来、6、11、12を継続的に改良されています。顕著な応用は遺伝性のレチン性変性のメカニズムおよび、23、29、30のレティノ保護薬の同定に関する研究を含む。
実験を成功させるには、いくつかの重要な考慮事項を考慮する必要があります。ここでは、文化の質を高めるために重要なトラブルシューティングポイントをいくつか紹介します。第1に、このレチンカルカルチャは、過度の折り畳みやロゼット形成31を示し得る。これは、排泄手順中に鉗子でレチナに触れることによって引き起こされる可能性があります。さらに、毛様体は、培養中のレチナルフォールディングを増加させることができるので、外植から完全に除去されなければならない。第二に、吊り下げドロップで網膜をウェルプレートに移す際に、網膜が膜を間違った側に向けた場合は、ピペット先端から垂れ下がったドロップに保管し、先端の中と外にメディアを非常に穏やかに押し出して網膜を反転させます。最後に、RPEがスクレラに付着したまま網膜から剥離する場合、それは、最も可能性の低い、スクレラの前消化不良によって引き起こされる。この問題は、古い動物や非げっ歯類の種(例えば、ブタ)からの目で作業する場合に特に重要であり、タンパク質分解物K濃度を高めることによって解決され得る。
組織語性のレティナル外植培養を行うことは、十分な訓練と経験を必要とする複雑な手順です。トレーニングの欠如は、植物の外植の質の変動につながることができます。これらの理由から、TUNELアッセイによる細胞死率などを特徴付け、生存率と再現性を監視および検証することが重要です。抗生物質を含まない培地を使用すると、細菌や真菌による汚染に対して、排泄物が脆弱になります。このリスクを最小限に抑えるために、真無菌状態での作業には、特に注意を払うことをお勧めします。 インビトロの再培養のもう一つの制限は、 生体内 のレチナ(例えば、脈絡膜および陰部血源の供給、酸素およびグルコースレベル、眼内圧、膜子膜の組成)と比較した場合の生理化学的環境の違いである。連続的な灌流システムは、おそらく専用のバイオリアクター32に埋め込まれた、このモデルを in vivo 状態に近づけることができる。さらに、眼神経の奇抜性は、神経節細胞死を引き起こし、ストレス応答を誘導する可能性がある8.したがって、外植物は、特定の操作または治療を受ける前に、少なくとも2日間 の培養 条件に適応するために残すことを推奨する。
記載された方法は、通常、インビトロ7、33で4週間生存する可能性のある未熟なレチン組織に対して行われる。しかし、この手順は、成人のレティナの培養を含む様々な用途に合わせて調整可能である。異なる公表されたアプローチは、そのRPE34、35を伴う成人のレチナの分離を記述するが、解剖前に37°Cで最大1時間のパパイン溶液を用いたインキュベーションは、RPEが成人マウス36から誘導された場合でも、レチナに付着したままにすることを可能にする。
無血清培地および化学的に定義されたin vitro環境は、実験条件の完全に定義された再現可能な操作を提供します。そのため、外発性組織は眼科・神経科学の分野で有用なツールであり、眼科や神経科学の分野において有用なツールであり、37、レティナ発育38、39、レチン幹細胞療法40、遺伝子組換え41、および薬理学的スクリーニングの研究に用いられてきた。薬物検査の具体例として、ここでは、遺伝性の疾患に対する動物モデルにおける感光体細胞死を低減することが知られているcGMP類似体(CN003)を試験するために、レチナル外植培養物を用いた(図3B)。この技術のもう一つの可能な応用は図3Cに記載されており、これは、組織環境の正確な制御を利用して糖尿病状態24をエミュレートする方法を示している。培養期間全体にわたって組織アーキテクチャを保存するため、組織性の筋外植物培養は電気生理学的研究にも適しています。レチン状外植体の神経機能は、パッチクランプ記録42および多電極アレイ(MEA)記録33,43を用いて調べられている。後者は、同時に神経集団の電気活動の記録を可能にし、培養条件での光受容体および神経節細胞の機能を特徴付けるために利用されている。より広い視野では、組織語外植培養システムは、低体温症44の治療効果を試験するために外植培養物を使用した前臨床研究にも適用することができる。
organotypicexの培養技術は比較的簡単に行い、それに対応する in vivo 実験と比較すると、より安価で時間がかかり、生きた動物研究に関連する倫理的な懸念を回避します。実験条件の正確な制御とRPEと組織の複雑さの保存は、この方法を網膜生理学と病理生理学に関する知識を向上させ、数多くの実験アプリケーションを可能にする貴重なツールとなっています。
The authors have nothing to disclose.
この研究は、欧州連合(EU)から財政的支援を受けました (トランスMed;H2020-MSCA-765441、ドイツ研究評議会(DFG;PA1751/8-1、10-1)と中国奨学金評議会。
Biotin | Sigma | B4639 | |
(+/-)-α-LipoicAcid (=Thiotic acid) | Sigma | T1395 | |
BSA | Sigma | B4639 | |
CDP-Choline-Na | Sigma | 30290 | |
Corticosterone | Sigma | C2505 | |
CuSO4 × 5H2O | Sigma | C8027 | |
DL-Tocopherol | Sigma | T1539 | |
Ethanolamine | Sigma | E0135 | |
FCS | Sigma | F7524 | |
Filtropur BT100, 1L, 0.2µm | SARSTEDT | 83.3942.101 | for Basal Medium |
Forceps | F.S.T | 15003-08 | |
Glutamine | Sigma | G8540 | |
Glutathione | Sigma | G6013 | |
Insulin | Sigma | I6634 | |
L-CysteineHCl | Sigma | C7477 | |
Linoleic Acid | Sigma | L1012 | |
Linolenic Acid | Sigma | L2376 | |
MnCl2 x 4H2O | Sigma | M5005 | |
Na-pyruvate | Sigma | P3662 | |
NaSeO3 x 5H2O | Sigma | S5261 | |
Ophthalmic microscope scaping spoon | F.S.T. | 10360-13 | |
Progesteron | Sigma | P8783 | |
Proteinase K | MP Biomedicals | 21935025 | 44 mAnson U/mg |
R16 | Gibco | 07491252A | |
Retinol | Sigma | R7632 | |
Retinyl acetate | Sigma | R7882 | |
Scissors | F.S.T | 15004-08 | |
Sterile filter 0.22µm | MILLEX GP | SLGP033RS | for supplements |
T3 | Sigma | T6397 | |
Tocopherylacetate | Sigma | T1157 | |
Transferrin | Sigma | T1283 | |
Transwell permeable supports | Corning | 3412 | |
Vitamin B1 | Sigma | T1270 | |
Vitamin B12 | Sigma | V6629 | |
Vitamin C | Sigma | A4034 |