망막 자극기 내의 개별 전극에 바로 인접한 망막 cytoarchitecture를 시각화하는 기술.
망막 보철의 최근 발전과 함께, 그것은 전임상 연구에서 이러한 장치의 안전성을 평가하기위한 신뢰성있는 기술을 개발하는 것이 중요합니다. 하지만 표준 고정, 준비, 자동화 조직학 절차는 이상적인 없습니다. 여기에서 우리는 임플란트에 바로 인접한 망막의 상태를 평가하기위한 새로운 절차에 대해 설명합니다. 망막 보철 눈 조직에 접촉 전극 배열을 갖추고 있습니다. 이전 방법은 공간적으로 배열 내의 각 전극에 인접한 안구 조직을 지역화 할 수 없었다. 또한, 표준 조직 학적 처리는 종종 이식 눈을 평가 망막 층의 총 인공적인 분리의 결과. 따라서, 그것은 이식 된 전극 배열의 주입 자극에 의한, 존재하는 경우, 지역화 손상을 평가하기 어렵게되었습니다. 그러므로, 우리는 이식 전자에 인접한 안구 조직을 식별하고 지역화하는 방법을 개발(색상 코드) 염료 마킹 기법을 사용하여, 우리는 인공적인 망막 박리를 최소화하기 위해 눈을 고정 기법을 수정 lectrodes. 이 방법은 각각의 전극과 임플란트의 특정 부분의 국산화를 가능 공막 반투명 렌더링. 마지막으로, 우리는 조직 병리학 적 평가의 힘을 높이기 위해 대조군을 사용했다. 요약하자면,이 방법은 이식 눈 망막 cytoarchitecture의 안정적이고 효율적인 차별과 평가를 할 수 있습니다.
망막 보철는 곧 심각한 시력 상실의 다양한 형태의 치료에 유용한 임상 개입 될 수 있습니다. 일부 같은 색소 성 망막염과 같은 조건 (RP), 눈의 광 수용체의 광범위한 변성 결과, 이러한 신경 신호로 빛을 transducing에 대한 책임을 세포입니다. 그러나 망막의 다른 레이어에있는 일부 세포가 남아 망막 보철 1 전기 자극에 대한 잠재적 인 공격 대상입니다. 인간의 임상 실험에서 초기 결과는 전극 망막 2,3, 망막 4,5에 이식 배열, intrascleral 6 위치에 대한 약속되었다. 이러한 장치는 다른 모양과 다른 재료로 만든,하지만 그들은 모두 시각적 지각을 만들기 위해 망막의 잔여 가능한 뉴런을 활성화하기 위해 전기 펄스를 사용하고 있습니다.
우리의 넓은 그룹 (생체 공학 비전 호주) 진행이가 망막 임플란트를 개발했습니다맥락막 상강 전극 배열 (임상 시험 번호 : NCT01603576)와 이식 3 RP 환자와 임상 시험 연구에 나오지. 그림 1A이 맥락막 상강 프로토 타입 망막 보철물을 보여줍니다.
환자의 안전은 인체에 실험을 시작하기 전에, 우리는 (그림 1B) 전임상 모델에서 광범위한 급성 및 만성 테스트를 수행함으로써 임상 연구에서 가장 중요합니다. 조직 병리학 적 평가는 수술을 세분화 전극 디자인을 통해 반복하고, 궁극적으로 임플란트의 안전을 확립하는 것이 필수적이었다. 표준 임상 병리 관행이되었으며, 효율적인 워크 플로우를 유지하기 위해, 파라핀 임베딩 기술이 채택되었다. 그것은 또한 쉽게 병리학 자에 의해 해석되는 haematoxylin과 에오신 (H & E)와 같은 임상 기준과 비교 염색 절차를 활용하는 것이 바람직했다. 우리는 또한 면역 조직 화학 분석에 적용 할 수있는 기술에를 원또한 조직의 세포 평가를 촉진하기 위하여.
임플란트 재료, 만성 전기 자극의 안전의 생체 적합성은 신중하게 평가해야합니다. 그것은 배열 내의 개별 자극 전극에 인접한 안구 조직의 조직 병리학을 검토 할 수있을 것이 중요합니다. 그러나 배열은 테스트 할 수 있도록 샘플을 처리하기 전에 제거 할 필요가, 그들의 금속 부품은 쉽게 단면 수 없습니다 때문입니다. 따라서, 우리의 설립 조직 준비 이식 전극 7에 대해 조직의 현지화 및 매핑을 허용하지 않았다. 조직의 지역화 방법의 부족뿐만 아니라, 표준 포름 알데히드 기반의 고정 및 처리 기술은 눈의 다양한 계층의 차등 수축률 (그림 2)에 망막 따라 광범위 유물과 분리습니다. t의 비 동질성으로 인해그는 망막, 그것은 특히 정량적 측정, 제어 조직에 유효한 비교를하기가 어렵습니다. 이 결합 제한은 우리의 이식 배열에 의한 손상의 정확한 평가를 복잡.
여기에서 우리는 이러한 한계를 극복하기위한 새로운 기술을 제시한다. 우리는 파라핀 기반의 조직학과의 호환성을 유지하기 위해 전문적인 눈을 고정 및 처리 기술 8-10을 수정했습니다. 우리는 임상 병리학의 의견에 따라 비교 결과를 제공하는 표준 조직 학적 및 면역 얼룩을 수정했습니다. 공막 조직 반투명 렌더링 한 후, 염료 기반 컬러 코드는 맥락막 상강 공간에서 배열을 제거하기 전에, 각 전극에 인접한 안구 조직을 표시하기 위해 사용되었다. 전극 배열과 각각의 전극 위치를 표시하여, 샘플을 정확하게 전극의 인접 지역에서 수집 할 수 있습니다. 일치하는 샘플은 일에서 수집 할 수전자 제어 눈 쌍 비교를 용이하게하기 위해합니다.
임플란트의 안전성을 평가하는 임상 연구를위한 주요 고려 사항이다. 망막 보철물이 인간에 이식하기 전에 그것이 어떤 악영향을 미치지 않을 것이라는 점을 확인하는 것이 필수적입니다. 이 임플란트 생체 적합성 17-23뿐만 아니라 24-26 만성 전기 자극에 의해 발생 될 수있는 모든 잠재적 인 손상 모두에 대한 평가가 필요합니다. 이러한 인공 와우와 유사한 신경 보철, 경험은 자극의 넓은 범위 및 조직 손상 27가 발생하지 않습니다 물리적 매개 변수에 대한 통찰력을 제공합니다. 그러나 망막 다른 주입 사이트에 서로 다른 특성 때문에 정확한 안전 기준 (예 : 최대 충전 밀도 등) 다른 시스템에서 이전의 연구에서 가정 할 수 있습니다. 충전 밀도는 활성 전극 사이트에서 가장 높은이 손상에 대한 큰 잠재력과 일치합니다. 직접 인접 조직을 지역화 따라서 방법각 활성 전극에 크게 이러한 연구의 유용성을 증가시킬 것입니다. 임플란트의 특정 지역에 인접한 조직은 또한 가까운 검사에 강조 표시 할 수 있습니다. 이 타겟 접근 방식은 "최악의 시나리오"를 검토했다 유지 신뢰하는 동안, 분석 할 적은 부분을 허용합니다.
여기에 설명 된 공막 염색 지역화 방법은 광범위 손 모양과 성형 실리콘 / 백금 전극 배열을 28-30로 테스트되었습니다. 그것은 박막 폴리 아미드 배열 7,31 또한 박막 실리콘 / 태평양 표준시 배열을 32로 사용되었습니다. 일부 망막 보철 연구 intrascleral 착상 33과 "총알 모양의"전극을 채택했다. 본 기술은 전극 배열의이 유형을 평가하기위한 효과적이어야한다. 얇은 공막을 가진 고양이 눈 (극부 90 두께 – 200 ㎛) 배열의 각 전극의 시각화를 허용했다. 그러나 경우에도 개별 전기DES는 자신의 위치를 쉽게 배열의 외곽선 (단계 2.6에서 사용되는 것과 유사한) 볼 수있는 실리콘 템플릿을 사용하여 추론 할 수있는 보이지 않았다.
염료 매핑 염료 현재 만 섹션을 얻을 수있다 비 관련 조직 섹션을 얻을 필요성을 제한합니다. 정확하게 전극의 위치를 추론하는 능력은 관련 조직 병리학 적 분석과 큰 전력 통계 수 있지만, 노동 비용뿐만 아니라 사용되는 슬라이드와 블레이드의 양을 줄임으로써 시간과 비용 관리에 큰 영향을 가지고뿐만 아니라. 부착하고도 흠 조직 섹션에 표시되는 동안 조직의 처리를 견딜 수있는 염료의 사용이 중요한 초기 고려 사항이다. 해부에서 조직의 염료 방향 및 포함시 위치의 지식은 절단 과정을 지원합니다. 이 제대로 비스듬하게 절단되지 않은 부분을 달성하기 위해 블록을 배향 포함 전체 representati을 제공합니다조직의합니다. 그것은 절단을 수행하는 사람이 염료 응용 프로그램, 해부 및 포함시 존재한다는 것이 중요하다.
전체 프로토콜은 특히 고정 타이밍으로, 사소한 변경에 대한 강력한 것입니다. 그러나, 눈의 해부 및 염료 표시 단계는 좋은 손재주의 혜택은 시편의 손상을 방지 할 수있는 섬세한 과정이다. 데이비슨의 정착은 임플란트 주변 망막의 인공적인 분리를 줄이는 효과가 입증 동안, 그것은 해부 동안 직접적인 기계적 손상을 방지하지 않습니다. 데이비슨의 정착은 특별한 조직 학적 및 면역 절차와 쉽게 호환되지 않았습니다. 따라서 위에서 설명한대로 다음 단계를 수정 / 최적화 할 필요가 있었다. 최적의 결과를 얻을 때까지 염색 시간과 농도 증분 변경되었다 – 자세한 내용은 보충 자료를 참조하십시오.
망막의 정량조직학 문제가 남아있다. 망막은 비 균일하며 두께와 지역 centralis 34,35에서 거리 증가와 세포 밀도의 변화 모두. 따라서 이식 된 안구 내 주변의 조직은 비교를 위해 사용할 수 없으며 컨트롤 눈 대신 사용됩니다. 페어 제어 눈을 가진 각 섹션의 일치는 우리에게 병적 인 변화의보다 강력한 통계 비교를 제공, 대상 36 동료의 눈을 비교할 때 망막 보철에 효능과 안전성 결과는 더 나은 평가됩니다. 특별한주의는이 정량에 영향을 미칠 수로 경사 절단을 최소화하기 위해주의해야합니다.
요약하면, 방법은 크게 차례 더 효율적인 임상 워크 플로우하게되었다 우리의 조직 병리학 적 분석, 개선 위에서 설명한. 이러한 방법을 사용하여 전임상 연구의 결과는 직접 3 RP 환자가 안전하게 suprachoroi에 이식되어있는 임상 시험을 주도DAL 망막 보철. 이러한 방법은 망막 자극 및 장기 이식에 대한 병적 인 반응을 평가해야 할 다른 안구 이식에 모두 적합하다. 이 방법은 임플란트에 대한 관심 영역에 병리의 cytoarchitecture 및 등록 유지를위한 가치있는 이점을 제공했다. 구체적으로 테스트되지는 않았지만, 이러한 절차의 수정은 배열이 피상적 이식, 특히 여기서 다른 종과 다른 해부학 적 위치에서 사용할 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 감사드립니다 : 양 알렉 손더스 씨와 미셸 McPhedran 실험 지원, 전극 제조를위한 양 헬렌 펭, 박사 페니 알렌 및 수술 지원 조나단 예오, 로얄 빅토리아 눈과 귀 병원의 생물의 직원 동물 케어 연구 센터;에 걸쳐 일반적인 지침에 대한 교수 롭 셰퍼드, 박사 브리오니 Nayagam 및 원고의 초안 양식에 중요한 주석 씨 로널드 양조위.
이 작품은 생체 공학 연구소와 세인트 빈센트 병원, 멜버른에서 수행되었다. 기금은 이안 포터 재단, 존 T 리드 자선 신탁 및 생체 공학 비전 호주 (BVA)에 슈퍼맨 비전 과학 기술 기금에서 특별한 연구 이니셔티브를 통해 호주 연구위원회에 의해 제공되었다. 생체 공학 연구소는 그것의 운영 인프라 지원 프로그램을 통해 빅토리아 정부로부터받은 지원을 인정합니다.
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. |