8日齢マウスの神経網膜を4%ゼラチンブロックの上にある。ビブラトームによる光受容体層(200ミクロン)の単離後、感光体は文化のための機械的および酵素的解離後に播種する。感光層は、分子、生化学的分析または移植のために使用することができる。
網膜は、光受容体からの層のニューロンと、光の方向を考慮して、網膜上の最も離れた部分における網膜色素上皮と接触している両方の桿体および錐体のアーキテクチャを組織した中枢神経系の一部であり、かつ最も近い距離の神経節細胞。このアーキテクチャは、ビブラトーム切片により、感光層の単離を可能にする。 8日齢マウスの解剖神経網膜は、下向きに20%ゼラチン感光層のスライスの上に4%ゼラチンでフラット包埋ある。ビブラトームと両刃のカミソリの刃を使用して、厚さ100μmの内側の網膜は、区分されている。このセクションでは、神経節細胞と、特に双極細胞と内層が含まれています。光受容体を含む外側の網膜の200程度が回復される前に、15μmの中間の部分は破棄されます。ゼラチンは、37℃で加熱することにより除去される。外層の小品はincubaです37℃で20分間活性化したパパインの2ユニットとのリンゲル液の500μlのテッド。反応は、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)中で500μlの10%ウシ胎児血清(FCS)を添加することにより停止させ、その後、DNアーゼIの25単位は、室温で遠心分離前に添加され、血清を除去するために数回洗浄し、細胞が中に再懸濁するDMEM500μlの1×10 5細胞/ cm 2で播種。細胞は、in vitroで 5日間まで成長させ、彼らの生存率は生/死アッセイを使ったスコア。培養物の純度は、最初の実験の間、顕微鏡観察により決定される。純度は、その後播種し、組織学的スライド上で細胞を固定し、ウサギポリクローナル抗SAG、感光体マーカーとマウスモノクローナル抗RHO、桿体特異的マーカーを用いて分析することによって検証される。代替的に、光受容体層(97%の棒)は、遺伝子またはタンパク質発現分析のために移植のために使用することができる。
網膜は、脊椎動物間で保存されたアーキテクチャを有する中枢神経系の不可欠な部分である。神経網膜の神経細胞は、眼の奥の網膜色素上皮(RPE)に密着した感光層は、入射光に対して最も遠いと、レイヤーで構成されている。ロッドとコーンphotorecptorsは、光子捕獲のためオプシン敏感な分子に依存している光感受性細胞である。これらの分子は、RPE 1の方向を指す光受容体の外節に位置するセル構造のディスク膜に囲まれている。ほとんどの場合、非常に初期の感光体変性の場合の影響を受けて、この構造は、10%の毎日の割合で更新される。いわゆる内層は光受容体、双極、アマクリン及び水平細胞、ならびに神経節細胞からの受信信号を計算する他のニューロンの大部分を含んでいる。その軸索を有するこれらの後者視神経あるビームを形成する。この階層化は、細胞が内網状層2の外に発見されたときに生物用語変位アマクリン細胞を使用しているように保存されている。神経細胞の層は、ラジアルミュラーグリア細胞の電機子内に分布している。双極細胞は、神経節細胞への光受容体をリンクします。これらは、外部網状層及び内網状層の間に配置される。神経節細胞、双極細胞と接続内網状層を形成する。 amacrin細胞は双極細胞および神経節細胞との間の内網状層に位置する関連細胞として命名される。外網状層は、水平細胞が含まれています。中枢神経系のニューロン層のこのユニークな配置はビブラトームを用いてフラットマウント網膜をスライスして内側の細胞層から感光層の単離を可能にする。
元々、この技術は、トラン用感光体を単離するために使用したRD1のマウス、ヒト網膜色素変性症 (RP)3のモデルの目でsplantation。 RD1マウスはロッド特異的ホスホジエステラーゼβサブユニットをコードするPDE6B遺伝子に劣性突然変異を運ぶ。人間4内のRPにおけるこの遺伝子結果の劣性の突然変異。桿体が縮退した後、患者は夜間視力を失い、第二段階として突然変異遺伝子、縮退を発現しない、驚くほどの円錐光受容体、。コーンは色覚と視力のために必要とされるので、患者は徐々に盲目になり、病気のための有効な治療法はまだ開発されていない。野生型マウスからの感光層をグラフト化することによって宿主マウスの円錐変性3,5-遅延される。ロッドと双極細胞間のシナプス接続はRのみの特定の段階で得ることができるので、ロッド·コーン退行モデルで失われたロッドは、移植で置き換えることができませんでしたNRL式 6の開始によってマークさetinal開発、。光受容体の層は、RPEと残りの光受容体、錐体のわずか3%に相当する網膜の外側との間で、ロッドレスRD1網膜の網膜下空間での手術によって導入されている。内網膜細胞の正常な層を移植した動物に、または偽手術動物と比較して、手術の2週間後に、通常の光受容体層を移植した動物からの錐体の40%が生存した。コーン生存のトポグラフィは、広がっアウトグラフト化組織の位置に変異した網膜上の全面には、保護効果は、拡散性分子7によるものであることを示している。
次に、保護効果は、ロッド8,9によるタンパク質の分泌に依存していることを検証するために共培養系ならびに馴化培地を使用した。私たちは、exprはこのタンパク質がされるという仮説を立て非細胞自律的に10で棒からの保護、信号の損失によって二次コーン変性をトリガーする疾患の第1フェーズ彼らの死のロッドによって、その継続的かつ明確にessed。このため、推定タンパク質霊長類において中心的なビジョンを仲介コーンの重要性RPのための非常に関連治療ツールとなります。 RPでコーンを保持すると、理論的に11盲目になるために世界で150万人の患者の合計を妨げる。我々は、網膜cDNAライブラリー12からロッド由来コーン生存因子(のRdCVF)をコードするcDNAを同定するために高含量スクリーニングアプローチとコーン富化培養モデルを使用している。のRdCVFは、興味深いことに、酸化還元ホメオスタシス13に関与チオレドキシン蛋白質をコードする遺伝子に相同であるNXNL1遺伝子のスプライシングされた製品です。遺伝子の第2スプライスさ製品は、RdCVFLはそのターゲット、酸化Dに対してタウタンパク質を保護する酵素である14 amage。のRdCVFの投与は、コーンの二次変性し、RP 12,15の劣性、および支配的なモデルでの視覚機能の喪失を防ぎます。これは、この革新的な治療戦略16の二つの重要な側面を示しています。まず、遺伝子に依存しない方法でRPのほとんどの場合に適用することができる。第二に、競合因子CNTFに反し、のRdCVF生存を、視覚機能17のメンテナンスに関連している。機能的効果がないことは、RP患者18へのCNTFの投与の臨床的利益が存在しないことの理由を説明することができる。 in vitroでのコーン救助はのRdCVFの免疫除去12によって阻害されるためのRdCVFが最も可能性の高いロッドとコーンの間の重要な生存シグナルの一つです。また、ロッド由来錐体生存性遺伝子の破壊は、酸化ストレス19に障害および感受性を感光体に導く。
使用感光層のRdCVFの特定の原点および神経変性疾患に関与する新規20レドックス信号である。この原稿は、分離するために、感光層からの培養細胞は、のRdCVFの活性を特徴付けるために使用されるプロトコルを記述する。光受容体は、5~7日21培養で維持することができる。この技術は、光受容体特異的遺伝子の発現を研究するために使用することができる。
網膜は、生物学のモデル器官である。網膜の研究は、生物学の6つの主要な発見につながった。これは、最初の腫瘍抑制遺伝子RB1の原点にある。それは、sevenlessの息子との相互作用を介して受容体チロシンキナーゼおよびMAPキナーゼの間の分子のリンクを明らかにしている。それは、PAX6、臓器の形態形成のための最初のマスター制御遺伝子の発見に関与していた。これは、加齢性黄斑変性症(AMD)、ゲノムワイド関連画面(GWAS)によって同定された最初の疾患感受性遺伝子と補体因子H(CFH)の遺伝的関連の中心にある。最後に、レーバー先天性黒内障のために最初に成功した遺伝子治療、すべての遺伝性疾患の人間の最初の矯正遺伝子治療臨床試験につながった。この器官の構造は、ほとんどの脊椎動物種において保存されている。 生体内での操作のためのアクセシビリティセントのこの不可欠な部分で機能ゲノミクスの調査に早期に奨励してきた神経系をRAL。
私たちは、ビブラトーム切片によって網膜の内層から光受容体層を分離する方法をここに示しています。このステップでは、純粋な光受容体培養を得るために重要である。私たちの解剖プロトコルは、RPE細胞による汚染が非常に低いことができます。
主要な課題の一つは、セクション適切に内側と外側の網膜に必要である網膜の平坦化である。網膜の切片は、げっ歯類からのもののように小径の網膜上で最高であり、この直径は、現在入手可能な材料と技術の制限です。
これは、網膜のサンプルで練習するために、生物学的に意味のある実験を開始する前にお勧めします。我々は、mRNAおよびタンパク質の両方の発現研究を実行するための材料を用いて、培養された光受容体細胞から得られた代表的な結果によって方法を説明する。発現研究もsectioで交互に行うことができますナノ秒レーザーキャプチャーマイクロダイセクションにより得られたが、培養物は、最高のビブラトーム切片を用いて行われる。私たちは完全な別の戦略に顕微解剖レーザーの技術を使用することもできました。しかし、培養のためのマイクロダイ装置を用いて感光層を収集するために、それは、固定液を回避するために、これはかなり現在の方法が複雑になることが必要であろう。
私たちは、網膜色素変性症のモデルにおける光受容体の変性の間にビブラトームのセクションの遺伝子およびタンパク質発現の動力学を研究することを目的としたプロトコルを開発している。私たちは、プロトコルの詳細な説明は、網膜生物学の分野の研究者にとって有用であり、最も特にプロテオミクスやメタボロミクス研究のためになると信じています。
The authors have nothing to disclose.
Igal Gery and David Hicks for anti-SAG antibodies. Ram Fridlich for reading the manuscript.
Name of Material / Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Cytidine 5′-diphosphocholin* | Sigma-Aldrich | C0256 | 4.7 µM Cytidine 5′-diphosphocholin |
Cytidine 5′-diphosphoethanolamine* | Sigma-Aldrich | C0456 | 2.7 µM Cytidine 5′-diphosphoethanolamine |
Linoleïc acid/ bovine serum albumin (BSA)* | Sigma-Aldrich | L8384 | 100 µg/ml linoleïc acid/ bovine serum albumin (BSA) |
Triiodo-L-thyronine* | Sigma-Aldrich | T6397 | 0.03 µM Triiodo-L-thyronine |
96-wells plate | Greiner bio-one | 655-095 | |
Binocular microscope | Leica | MZ-75 | |
CO2 independent (CO2-i) | Life Technologies | 18045054 | |
DMEM | Life Technologies | 41966029 | |
Forceps n°5 Dumont | Bionic | 11254-20 | |
Gelatin from porcin skin type A | Sigma-Aldrich | G2500 | |
GeneChip | Affymetrix | U74v2 | |
Gentamicin solution | Life Technologies | 15710049 | |
Hydrocortison* | Sigma-Aldrich | H0888 | 0.55 µM hydrocortison |
Insulin* (I) | Sigma-Aldrich | I1884 (ITS) | 0.86 µM insulin (I) |
Papain | Worthington-biochem | WOLS03124 | |
Poly-D-Lysine | Sigma-Aldrich | P-6407 | |
Progesterone* | Sigma-Aldrich | P7556 | 2.0 µM progesterone |
Prostaglandin* | Sigma-Aldrich | P5172 | 0.28 µM prostaglandin |
Putrescine* | Sigma-Aldrich | P5780 | 182 µM putrescine |
Scalpel Albion | EMS | 72000 | |
Scissor | Moria | 15396-00 | |
Sodium Pyruvate* | Sigma-Aldrich | S8636 | 1 mM sodium pyruvate |
Sodium Selenite* (S) | Sigma-Aldrich | I1884 (ITS) | 0.29 µM Na2SeO3 (S) |
Taurine* | Sigma-Aldrich | T8691 | 3 mM taurine |
Transferrin* (T) | Sigma-Aldrich | I1884 (ITS) | 0.07 µM transferrin (T) |
Vibratome apparatus | Leica | VT1000-S | |
* Supplements |