Summary

用小胶质细胞组装视网膜类器官

Published: July 26, 2024
doi:

Summary

小胶质细胞是视网膜中独特的常驻免疫细胞,在各种视网膜退行性疾病中起着至关重要的作用。生成视网膜类器官与小胶质细胞的共培养模型有助于更好地了解视网膜疾病的发病机制和发展进展。

Abstract

由于人类视网膜的可及性有限,视网膜类器官 (ROs) 是研究人类视网膜疾病的最佳模型,它可以揭示视网膜发育的机制和视网膜疾病的发生。小胶质细胞 (MG) 是视网膜和中枢神经系统 (CNS) 中独特的常驻巨噬细胞,发挥着关键的免疫功能。然而,视网膜类器官缺乏小胶质细胞,因为它们的分化起点是卵黄囊。这些视网膜疾病中小胶质细胞的具体发病机制尚不清楚;因此,建立小胶质细胞掺入的视网膜类器官模型是必要的。在这里,我们成功地构建了视网膜类器官与来自人类干细胞的小胶质细胞的共培养模型。在本文中,我们区分了小胶质细胞,然后在早期共培养为视网膜类器官。作为免疫细胞的结合,该模型为视网膜疾病建模和药物筛选提供了一个优化的平台,以促进对视网膜和 CNS 相关疾病的发病机制和治疗的深入研究。

Introduction

作为人类视网膜的有限来源,人类干细胞分化为三维 (3D) 视网膜类器官代表了一种很有前途的模拟视网膜1体外模型。它在视网膜中包含不同的细胞类型,包括光感受器、视网膜神经节细胞、双极细胞、Müller 细胞、水平细胞和星形胶质细胞2。该模型能够模拟和研究视网膜发育机制和视网膜疾病的发病机制。然而,由于定向分化方法,视网膜类器官来源于神经外胚层3,缺乏许多其他源自不同胚层的细胞类型,例如来自卵黄囊的小胶质细胞和来自中胚层的血管周围细胞 4,5,6

目前,许多视网膜疾病,如视网膜色素变性7、青光眼8 和视网膜母细胞瘤9,已被证明与视网膜内的小胶质细胞密切相关。然而,由于缺乏适当的研究模型,说明小胶质细胞与这些疾病之间关系的具体机制仍不清楚。虽然小鼠是研究视网膜疾病的有利模型,但最近的研究强调了小鼠和人类小胶质细胞在寿命、增殖速率和人类同源基因缺失方面的显著差异10,11。这些发现表明,从小鼠模型中得出的结论可能并不完全可靠,这强调了构建包含小胶质细胞的人类视网膜类器官的重要性。

在过去的几十年里,已经开发了各种视网膜类器官 3D 分化的方法12,13。为了促进视网膜类器官内小胶质细胞的共培养操作,我们选择了一种涉及从贴壁培养过渡到悬浮培养的分化方法。这种方法成功地使小胶质细胞能够掺入视网膜类器官中,使它们维持至少 60 天14

Protocol

本研究获得首都医科大学北京同仁医院机构伦理委员会批准。HESC 细胞系 H9 来自 WiCell 研究所。实验前在室温 (RT) 下预热细胞培养基 30 分钟。 1. 人类小胶质细胞的产生 在干细胞培养基中培养 hESCs,直到细胞密度达到 80%-90%。在每个孔中接种至少 1 x 106 个细胞。 吸出干细胞培养基并用 1x DPBS(1 mL/孔的 6 孔板)冲洗细胞。下一步需要 2 x 10<…

Representative Results

生成视网膜类器官的过程在我们之前的研究15 中进行了描述。在这里,我们展示了小胶质细胞和共培养小胶质细胞和视网膜类器官的代表性结果。 在这里,我们展示了小胶质细胞分化的每个阶段(图 1A)。第 0 天代表干细胞培养的阶段。然后,消化和培养干细胞以形成 EB。在该过程的最初 4 天内,细胞将形成 EB(图 1B</…

Discussion

由于人类视网膜的可用性有限,我们目前对视网膜炎症反应的理解几乎来自动物模型。为了克服这一限制,对视网膜类器官进行了分化。视网膜类器官模型的开发一直是一个活跃的研究领域,旨在概括人类视网膜的复杂性,用于疾病建模和治疗开发。几项研究报道了从人类多能干细胞中成功生成视网膜类器官 1,2,12,13。

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项研究得到了中国国家自然科学基金 (82101145) 和北京自然科学基金 (Z200014) 的支持。

Materials

Acctuase Stemcell Technologies 07920
Advanced DMEM/F12 Thermo 12634-010
Anti-CRX(M02) abnova H00001406-M02 Antibody; dilution as per the manufacturer's instructions
Anti-IBA1 Abcam ab5076 Antibody; dilution as per the manufacturer's instructions
B27 Life Technologies 17105-041
Dispase (1U/mL) Stemcell Technologies 07923
DMEM basic Gibco 10566-016
DMEM/F12 Gibco 10565-042
DPBS Gibco C141905005BT
EDTA Thermo 15575020
F12 Gibco 11765-054
FBS Biological Industry 04-002-1A
Gelatin Sigma G7041-100G Solid
Glutamax Gibco 35050-061
H9 cell line WiCell Research Institute
IL-3 RD Systems  203-IL-050
IL-34 PeproTech 200-34-50UG
KSR Gibco 10828028
Matrix Corning 356231
M-CSF RD Systems  216-MC-500 
MEM Non-essential Amino Acid Solution Sigma M7145
N2 Life Technologies 17502-048
Neurobasal Gibco 21103-049
Pen/strep Gibco 15140-122
Stem cell medium  Stemcell Technologies 5990
Taurine Sigma T-8691-25G
X-ViVO LONZA 04-418Q
Y27632 Selleck S1049
β-mercaptoethanol Life Technologies 21985-023

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Citer Cet Article
Xu, J., Yu, S., Jin, Z. Assembling Retinal Organoids with Microglia. J. Vis. Exp. (209), e67016, doi:10.3791/67016 (2024).

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