تقنيات لتصور التهندس الخلوي الشبكية المجاورة مباشرة لأقطاب الفردية داخل مشجعا في شبكية العين.
مع التطورات الأخيرة في شبكية العين الاصطناعية، فمن المهم لتطوير تقنيات موثوق بها لتقييم سلامة هذه الأجهزة في الدراسات قبل السريرية. ومع ذلك، فإن تثبيت القياسية، وإعداد، والإجراءات الأنسجة الآلي ليست مثالية. نحن هنا وصف الإجراءات الجديدة لتقييم صحة شبكية العين المجاورة مباشرة إلى الزرع. الأطراف الاصطناعية الشبكية تحتوي صفائف الكهربائي في اتصال مع أنسجة العين. لم تكن الطرق السابقة قادرة على توطين مكانيا أنسجة العين المجاورة لأقطاب فرد داخل مجموعة. وبالإضافة إلى ذلك، وتجهيز النسيجية القياسية في كثير من الأحيان يؤدي إلى انفصال مصطنعة الإجمالي من طبقات شبكية العين عند تقييم عيون مزروع. وبناء على ذلك، فقد كان من الصعب تقييم الأضرار المحلية، إذا كان موجودا، والناجمة عن زرع والتحفيز من صفيف القطب المزروع. لذلك، قمنا بتطوير طريقة لتحديد وإضفاء الطابع المحلي على الأنسجة العين المجاورة له مزروعlectrodes باستخدام (مرمزة) صبغ مخطط وضع العلامات، ونحن المعدلة تقنية تثبيت العين للحد من انفصال الشبكية مصطنعة. كما أصدرت هذه الطريقة شفافة الصلبة، وتمكين التوطين من الأقطاب الكهربائية الفردية وأجزاء معينة من الزرع. أخيرا، استخدمنا عنصر تحكم مطابقة لزيادة قوة التقييمات التشريحية المرضية. في ملخص، تمكن هذه الطريقة التمييز موثوقة وفعالة وتقييم التهندس الخلوي الشبكية في العين مزروع.
قد تصبح طرفا اصطناعيا الشبكية قريبا التدخلات السريرية مفيدة لعلاج مختلف أشكال فقدان البصر الشديد. ظروف معينة، مثل التهاب الشبكية الصباغي (RP)، نتيجة في انحطاط واسع النطاق للخلايا مستقبلة للضوء في العين، وهذه هي الخلايا المسؤولة عن transducing الضوء إلى إشارات العصبية. ومع ذلك، تظل بعض الخلايا في طبقات أخرى من شبكية العين وتكون أهدافا محتملة للالتحفيز الكهربائي مع الشبكية بدلة 1. النتائج في وقت مبكر من تجارب اكلينيكية على البشر واعدة للصفائف القطب مزروع في 2،3 فوق الشبكي، تحت الشبكية 4،5، وداخل الصلبة 6 مواقع. وتتكون هذه الأجهزة من مواد مختلفة ذات أشكال مختلفة، ولكن عليهم ان يستخدموا كل النبضات الكهربائية لتنشيط الخلايا العصبية قابلة للحياة المتبقية من الشبكية من أجل خلق رؤيتين البصرية.
وقد وضعت لدينا مجموعة أوسع (بيونيك الرؤية أستراليا) زرع شبكية العين التي لديها بروخرسالحوار الاقتصادي الاستراتيجي لدراسة تجريبية سريرية مع 3 مرضى RP مزروع مع صفائف القطب suprachoroidal (السريرية عدد المحاكمة: NCT01603576). الشكل 1A يظهر هذا النموذج suprachoroidal بدلة الشبكية.
سلامة المريض أمر بالغ الأهمية في الدراسات السريرية، وبالتالي، قبل بدء التجارب على الانسان، أجرينا اختبار الحادة والمزمنة واسعة في نماذج ما قبل السريرية (1B الشكل). تقييم التشريحية المرضية ضرورية لتحسين العمليات الجراحية، يكرر من خلال تصميم الكهربائي، ووضع في نهاية المطاف سلامة زرع. للحفاظ على سير العمل بكفاءة تتوافق مع الممارسات الباثولوجيا الإكلينيكية القياسية، كان يعمل تقنية التضمين البارافين. كان من المستحسن أيضا للاستفادة من الإجراءات تلطيخ مقارنة مع المعايير السريرية، مثل haematoxylin ويوزين (H & E)، التي يتم تفسيرها بسهولة من قبل الأطباء. أردنا أيضا تقنية التي يمكن تكييفها لتحليلات المناعى، فيبغية مواصلة تيسير تقييم الخلوي للأنسجة.
توافق مع الحياة من المواد المستخدمة في زراعة، وسلامة التحفيز الكهربائي المزمنة، والحاجة إلى إجراء تقييم دقيق. من المهم أن تكون قادرة على دراسة التشريح المرضي للأنسجة العين المجاورة لتحفيز كهربائي فرد داخل مجموعة. ومع ذلك، فإن صفائف ثمة حاجة لإزالة قبل معالجة العينات بحيث يمكن اختبارها، ولأن مكوناتها المعدنية لا يمكن أن يكون مقطوع بسهولة. ونتيجة لذلك، لم إعداد لدينا الأنسجة راسخة لا تسمح التعريب ورسم الخرائط من الأنسجة فيما يتعلق أقطاب كهربائية مزروعة 7. بالإضافة إلى عدم وجود طريقة التعريب الأنسجة، ونتج عن تثبيت المستندة إلى الفورمالديهايد القياسية وتقنيات معالجة القطع الأثرية في نطاق واسع ومفرزة من شبكية العين بسبب إلى انكماش الفرق من مختلف الطبقات من العين (الشكل 2). ونظرا لعدم تجانس رانه شبكية العين، كان من الصعب إجراء مقارنات سليمة مع الأنسجة السيطرة، ولا سيما بالنسبة للقياسات الكمية. هذه القيود مجتمعة معقدة تقييمات دقيقة للأضرار المحتملة الناجمة عن صفائف لدينا مزروع.
هنا نقدم تقنيات رواية للتغلب على هذه القيود. قمنا بتعديل التثبيت وتجهيز التقنيات العين 8-10 المتخصصة للحفاظ على التوافق مع الأنسجة المحتوية على البارافين. قمنا بتعديل البقع النسيجية والمناعية موحدة لتقديم نتائج قابلة للمقارنة، على أساس التغذية المرتدة من علم الأمراض السريرية. بعد جعل شفافة الأنسجة الصلبة، كان يعمل المستندة إلى صبغ لون رمز للاحتفال الأنسجة العين المجاورة لبعضها القطب الفردية، قبل إزالة مجموعة من الفضاء suprachoroidal. عن طريق وضع علامة مجموعة القطب والقطب المواقع الفردية، والعينات ويمكن جمع بدقة من المناطق المجاورة القطب. يمكن جمع عينات مطابقة من اله العين التحكم في النظام لتسهيل المقارنات البشرى.
تقييم سلامة زرع هو الاعتبار الأول للدراسات ما قبل السريرية. قبل بدلة الشبكية يمكن زرعها في البشر فمن الضروري للتحقق من أنه لن يسبب أي ضرر. هذا يتطلب تقييما من كل من توافق مع الحياة زرع 17-23 وكذلك أي ضرر المحتملة التي يمكن أن تسببها التحفيز الكهربائي المزمنة 24-26. تجربة مع الأطراف الاصطناعية العصبية مماثلة، مثل زرع قوقعة الأذن، يوفر نظرة ثاقبة على مجموعة واسعة من التحفيز، والمادية، والمعلمات التي لا تتسبب في تلف الأنسجة 27. ومع ذلك، فإن شبكية العين لديه خصائص مختلفة إلى مواقع أخرى، وغرس حدود السلامة بالتالي دقيقة (مثل كثافة الشحنة الأقصى) لا يمكن افتراض من الدراسات السابقة في أنظمة أخرى. الكثافات التهمة هي أعلى في مواقع القطب بالموقع وهذا يتوافق مع أعظم احتمال حدوث ضرر. ولذلك وسيلة لإضفاء الطابع المحلي على الأنسجة المجاورة مباشرةإلى الأقطاب النشطة الفردية من شأنه أن يزيد كثيرا من فائدة هذه الدراسات. النسيج المجاور لمناطق معينة من زرع ويمكن أيضا أن أبرز لتوثيق التفتيش. يسمح هذا النهج استهدفت أقسام أقل ليتم تحليلها، مع الإبقاء ثقته بأن "السيناريو الأسوأ" تم فحص.
طريقة التعريب صبغ الصلبة وصفها هنا وقد تم اختبار على نطاق واسع مع ناحية الشكل ومصبوب سيليكون / صفائف الكهربائي حزب العمال 28-30. وقد تم استخدامه مع الأغشية الرقيقة صفائف مادة البولي أميد 7،31 وأيضا الأغشية الرقيقة سيليكون / حزب العمال صفائف 32. بعض الدراسات بدلة الشبكية المستخدمة "رصاصة على شكل" الأقطاب الكهربائية مع زرع داخل الصلبة 33. وينبغي أن تكون هذه التقنية موجودة فعالة لتقييم هذا النوع من المصفوفات القطب. عيون القطط مع الصلبة رقيقة (سمك في القطب الخلفي 90-200 ميكرون) يسمح التصور من الأقطاب الكهربائية الفردية في صفيف. ومع ذلك، حتى لو الكهربائية الفرديةدي كانت غير مرئية، مواقفها يمكن الاستدلال بسهولة باستخدام قالب سيليكون عندما الخطوط العريضة للمجموعة ويمكن رؤية (مماثلة لتلك المستخدمة في الخطوة 2.6).
يحد من رسم الخرائط صبغ الحاجة إلى الحصول على أقسام الأنسجة غير ذات الصلة كما يتم الحصول على المقاطع فقط مع الحاضر صبغ. القدرة على الاستدلال بدقة موقف القطب يسمح ليس فقط تحليل الأنسجة ذات الصلة وزيادة القوة الإحصائية، ولكن لديه تأثير كبير على الوقت وإدارة التكاليف من خلال تقليل كمية من الشرائح وريش المستخدمة فضلا عن تكلفة اليد العاملة. استخدام الصبغة التي هي ملتصقة ويمكن أن تحمل معالجة الأنسجة في حين يجري أيضا واضحة في أقسام الأنسجة غير ملوثين من الاعتبارات الأولية الهامة. معرفة مكان وجود صبغة واتجاه النسيج في تشريح وخلال تضمين يساعد عملية التقطيع. وهذا يشمل orientating كتلة لتحقيق المقطع الذي لم يتم قطع بشكل غير مباشر بشكل صحيح ويعطي representati كاملعلى من الأنسجة. ولذا فمن المهم أن الشخص الذي يؤدي القطع موجودا في ذلك الوقت من تطبيق صبغ، تشريح والتضمين.
بروتوكول العام هو قوية لتعديلات طفيفة، خاصة مع توقيت التثبيت. ومع ذلك، فإن تشريح العين وخطوات وضع العلامات صبغة والإجراءات الدقيقة التي تستفيد من البراعة اليدوية جيدة لتجنب إتلاف العينة. في حين أثبت تثبيتي ديفيدسون فعالة للحد من مفرزة مصطنعة من شبكية العين بالقرب من زرع، فإنه لا يمنع التلف الميكانيكي المباشر أثناء تشريح. وكان تثبيتي ديفيدسون غير متوافق بسهولة مع بعض الإجراءات النسيجية والمناعية الخاصة. ولذلك كانت هناك حاجة لتعديل / تحسين هذه الخطوات على النحو المفصل أعلاه. تم إجراء تغييرات تدريجية في أوقات تلطيخ وتركيزات حتى تم تحقيق النتيجة المثلى – لمزيد من التفاصيل، يرجى الرجوع إلى المواد التكميلية.
الكمي لشبكية العينعلم الأنسجة ما زالت تشكل معضلة. شبكية العين هي غير متجانسة وكلا من سماكة وتغير كثافة الخلية مع زيادة المسافة من الباحة المركزية 34،35. ولذلك، الأنسجة المجاورة داخل العين مزروع لا يمكن استخدامها لإجراء مقارنات ويعمل على العين السيطرة بدلا من ذلك. البشرى مطابقة من كل قسم مع العين سيطرة يعطينا المقارنة الإحصائية أكثر قوة من التغيرات المرضية، ويتم تقييم النتائج فعالية وسلامة مع الأطراف الاصطناعية الشبكية أفضل عند مقارنة عيون الزميل في 36 موضوع. يجب إيلاء عناية خاصة لتقليل القطع المائل وهذا من شأنه أن يؤثر على التقدير الكمي.
وباختصار، فإن الأساليب المذكورة أعلاه قد تحسنت بشكل ملحوظ تحليلنا التشريحية المرضية، والذي بدوره أدى إلى سير العمل قبل السريرية أكثر كفاءة. أدت نتائج الدراسات قبل السريرية باستخدام هذه الطرق مباشرة لتجربة سريرية في المرضى RP 3 التي تم زرعها بأمان مع suprachoroiالدال الأطراف الاصطناعية في شبكية العين. هذه الأساليب هي ذات الصلة على حد سواء إلى التحفيز والتشجيع الشبكية ويزرع العينية الأخرى حيث يحتاج استجابة مرضية لزرع المدى الطويل التي سيتم تقييمها. قدمت هذا الأسلوب مزايا جديرة بالاهتمام للمحافظة على التهندس الخلوي وتسجيل علم الأمراض إلى مناطق الفائدة على الزرع. على الرغم من عدم اختباره بوجه خاص، على تعديل هذه الإجراءات يمكن أن تستخدم في الأنواع الأخرى والمواقع التشريحية الأخرى، ولا سيما حيث يتم زرع مجموعة بشكل سطحي.
The authors have nothing to disclose.
الكتاب أود أن أشكر: السيدة أليكسيا سوندرز والسيدة ميشيل McPhedran للمساعدة التجريبية، والسيدة هيلين فنغ لتصنيع الكهربائي، والدكتور بيني ألين والدكتور جوناثان يوه للحصول على المساعدة الجراحية؛ أركان العين الفيكتوري الملكي ومستشفى الأذن والبيولوجي مركز البحوث للرعاية الحيوان؛ البروفيسور روب الراعي لتوجيهات عامة في جميع أنحاء، والدكتور بريوني Nayagam والسيد رونالد ليونج للتعليق الحرجة على شكل مسودة للمخطوطة.
تم تنفيذ هذا العمل في معهد الإلكترونيات الحيوية ومستشفى سانت فنسنت في ملبورن. تم توفير التمويل من قبل مؤسسة إيان بوتر، جون ريد T الجمعيات الخيرية، ومجلس البحوث الأسترالي من خلال مبادرة خاصة للبحوث في بيونيك الرؤية العلوم والتكنولوجيا منحة لبيونيك الرؤية أستراليا (BVA). يعترف معهد الإلكترونيات الحيوية الدعم الذي تتلقاه من حكومة فيكتوريا من خلال برنامج دعم البنية التحتية التشغيلية.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
The Davidson marking system | Bradley Products | 1163-4 – red 1163-5 – blue 1163-2 – yellow 1163-1- green | |
Rabbit Polyclonal Anti-Glial Fibrillary Acidic Protein Antibody | Millipore | AB5804 | 1:1500, overnight incubation |
Mouse Monoclonal Anti-Glutamine Synthetase Antibody | Millipore | MAB302 | 1:100 overnight incubation |
Monoclonal Mouse Anti-Neurofilament 200 Antibody | Sigma-Aldrich | N0142 | 1:100 overnight incubation |
4',6-diamindino-2-phenylindole, dilactate (dilactate) | Life Technologies | D3571 | 1:25,000 30 min incubation |
Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgG | Life Technologies | A11029 | 1:500 |
Superfrost 90° yellow | Grale Scientific | SF41299 | |
FLEX IHC Microscope Slides | DAKO | K802021-2 | |
Alexa Fluor 594 goat anti-rabbit IgG | Life Technologies | A11037 | 1:500 |
Normal goat serum | Life Technologies | PCN5000 | 10% serum/0.1% Triton X-100/PBS |
Non-Standard Solution Preparation for Special Stains 1% Aqueous Cresyl Violet Stock Solution
Cresyl Violet Acetate Working Solution
Biebrich Scarlet-Acid Fuchsin Solution
Phosphomolybdic-Phosphtungstic Acid Solution
Aniline Blue Solution
Solutions for Immunohistochemistry Wash Buffer Solution
Serum Block Solution
SUPPLEMENTARY MATERIAL Luxol Fast Blue The purpose of performing a Luxol Fast Blue (LFB) stain was to identify the ganglion cells in the ganglion cell layer through the counterstain of cresyl violet. While LFB stains myelin, the cresyl violet stain binds to the Nissl substances in neurons, composed of rough endoplasmic reticulum and ribosomes. Numerous cells in the retina contain Nissl substance including amacrine cells. These cells usually are located in the inner boundary layer of the inner nuclear layer, but displaced amacrine cells can be found in the ganglion cell layer. The staining of Nissl substance is helpful in differentiating large, heavily stained ganglion cells from smaller displaced amacrine cells. To aid visualisation of these cells, we modified the cresyl violet working solution protocol by increasing the volume of the cresyl violet stock solution in the working solution. We increased the volume in 1.0 ml increments from 6.0 ml to 9.0 ml, in turn reducing the volume of distilled water. Assessing the ease of visualising and identifying the ganglion cells, optimal staining was achieved with 9 ml of additional cresyl violet stock solution and 51 ml of distilled water. Cresyl violet is a basic dye, though to dye the Nissl substance, it is required to be used in an acidic solution, and therefore the volume of acetic acid remained unchanged at 0.5 ml. Periodic Acid Schiff The Periodic Acid Schiff (PAS) stain was performed to highlight polysaccharides especially glycogen, found in basement membranes and fungal cell walls, indicating a fungal infection. The process of the PAS stain is to oxidise the hydroxyl groups in polysaccharides using periodic acid, producing aldehyde groups. The application of the Schiff reagent, binds to the aldehyde groups producing a magenta color with haematoxylin counterstaining producing purple cell nuclei. Our slides showed weak staining at the inner limiting membrane. This may be due to the polysaccharides present, as not all polysaccharides can be oxidised with a standard time frame, especially those containing anionic polysaccharides. We therefore increased the duration of the oxidation step from 10 min to 12, 15, and 20 min. We found that a 15 min oxidation step was most effective in PAS staining. Masson’s Trichrome Blue The principle of the Masson's trichrome blue stain is to stain collagen and muscle, which in our retinal slides can be used to indicate an increase in collagen tissue which may indicate fibrosis due to injury. This stain is sensitive to fixation techniques, so alterations were needed to obtain optimal staining. The process of this stain is to initially stain cytoplasm and muscle fibres red using the acidic Biebrich scarlet-acid fuchsin red dye. Differentiation with phosphomolybdic/phosphotungstic acid competes with the red dye in the collagen fibres. In the sclera, the large phosphomolybdic/phosphotungstic acid molecules are able to penetrate the loose connective tissue, as opposed to the dense muscle fibres which are penetrable to small molecules only. Aniline blue dye is then applied to replace the acid in the collagen fibres producing blue dyed sclera. To optimise this stain in retinal sections, the duration of staining with Biebrich scarlet-acid fuchsin dye was reduced to create a balance between the blue and the red dye. The use of Davidson's fixative also required an extended differentiation time to remove the red dye from the collagen. We trialled differentiation at 5, 6, 8, and 10 min, with optimal results occurring at 6 min. Differentiation also varies on the thickness and cutting of smooth sections, with greater than 6 min differentiation possibly being required. Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) Antibody Polyclonal, host species is rabbit, has a molecular weight of 50 kDa. GFAP antigen is an intermediate filament found in the cytoplasm (the cytoplasm of astrocytes and Müller cells in the retina), the antigen is made form 428 amino acids and has a molecular weight of 49512 Da. Neurofilament-200 antibody Monoclonal, host species is mouse, clone N52, isotype IgG1, it recognises phosphorylated and non-phosphorylated forms of the heavy neurofilaments which have a molecular weight of 200 kDa. The antibody will bind to an epitope in the tail domain of the neurofilament. The antibody will stain neurofilaments in the neuronal perikarya, dendrites and axons. Glutamine Synthetase (GS) antibody Monoclonal, clone GS-6, host species is mouse, has a molecular weight of 45 kDa and antibody isotype IgG2a. The GS antigen is found in the cell cytoplasm (cytoplasm of Müller cells in the retina), the antigen has 373 amino acids and a molecular weight of 42,064 Da. |