우리는 닭 배아의 망막에서 콘 광수용체의 1 차적인 배양을 얻고 높은 함량 검열을 위한 그것의 사용을 얻는 방법을 기술합니다.
인간의 주간 시력은 망막의 중심에 있는 콘 광수용체의 기능에 의존합니다, 포베아. 상속된 망막 변성의 가장 널리 퍼진 양식에서 손해를 입는 환자, 망막 색소증, 막대 광수용체의 돌연변이 구동 손실 때문에 야간 시력을 분실합니다, 실명으로 이끌어 내는 원소의 기능 그리고 죽음의 점진적인 손실에 선행된 현상. 유전학자는 이 질병을 일으키는 원인이 되는 돌연변이를 가진 많은 유전자를 확인했습니다, 그러나 확인된 첫번째 돌연변이는 이차 원뿔 변성의 기계장치에 의문을 제기하고 막대에서 독점적으로 표현된 시각 안료를 위한 rhodopsin 유전자 인코딩에 있는 지배적인 돌연변이가 원뿔 변성을 시작할 수 있는 방법.
질병의 유전 모형에 있는 이식의 이 결과는 망상염 안료증의 모든 유전 양식에 있는 원소의 막대와 원자 사이 세포 상호 작용의 개념및 비 세포 자율 변성으로 이끌어 냈습니다.
콘은 인간에 있는 모든 광수용체의 5% 및 마우스에 있는 단지 3%를 구성합니다, 그래서 그들의 연구 결과는 이 종에서 어렵습니다, 그러나 cones는 조류 종의 막대를 능가합니다. 우리는 그들의 발달의 29 단계에서 닭 배아의 망막에서 문화 망막 전구체에 96 웰 접시를 적응했습니다. 이러한 1 차 배양에서, 원단점은 체외 분화 후 세포의 80 %를 나타냅니다. 세포는 혈청의 부재에 1 주일의 기간 동안 퇴화. 여기서는 방법과 표준화를 설명합니다.
이러한 원뿔농축 배양 시스템은 쥐 망막 색소 상피의 높은 함량 선별에 의해 상피 유래 원뿔 생존가능성 인자(EdCVF)를 규명하기 위해 사용되었다. 재조합 EdCVF는 원뿔의 변성을 방지합니다.
척추 동물 종의 망막은 일광, 색상 및 시력 시력을위한 희미한 빛 시력과 콘 광수용체를위한 막대 광수용체와 함께 이중입니다. 영장류 시력은 망막의 중심에 있는 지역에 의존합니다, fovea에게 불린, 콘에 풍부합니다, 그러나 전반적으로, 콘은 모든 광수용체의 단지 5%를 나타냅니다. 따라서 영장류 망막의 콘 분석, 특히 콘 문화는 기술적으로 어렵습니다. 다른 모든 포유류 종에는 포베아가 없으며 망막 연구에서 가장 일반적으로 사용되는 설치류의 경우 콘의 백분율이 낮습니다. 이것은 원종이 잘 보고 조류 종의 망막을 지배하는 조류 종의 경우는 아닙니다. 포유류가 진화 하는 동안 처음 나타났을 때 생태계를 지배 한 공룡은 조류1의물리 유전학 기원에 있습니다. 공룡과 초기 포유류 사이의 이러한 경쟁의 결과로, 포유동물은 주로 막대에 의해 지배 망막과 야행성입니다. 진화 하는 동안 만 나중에 일부 포유류 종의 대지 비전, 영장류 속한 중, 진화 의 이점이 되었다. 그럼에도 불구하고, 조상 기간은 포유류 비전2,3의 진화에 있는 야행성 병목 현상의 아타비즘으로 남아 있다2,3.
망막 세포 분화를 공부하는 동안, 애들러와 Hatlee는 광수용체가 배아의 날(ED) 6 또는 스테이지 294에서닭으로부터 유래한 배양에서 망막 분화 세포의 약 70%를 나타낸다는 것을 보여주었다. 닭망막에 콘의 보급으로 인해 ED6 닭 배아로부터망막 세포의 배양이 원뿔농축배양5로개발되었다.
인간에 대한 원뿔 매개 시력의 중요성은 이타주의입니다. 원뿔 기능을 바꾸는 유전 또는 노화 질병에 의해 영향을 받은 사람들은 크게 장애가 있습니다. 이것은 이러한 눈부신 질병에 대한 치료를 찾는 목적으로 상속 된 망막 변성 (IRD)에 대한 연구의 매우 큰 몸을촉진하고있다 6,7. IRD Leber 선천성 마우로증(LCA)의 가혹한 형태의 치료에 대한 재조합 아데노 관련 벡터(AAV)를 사용하여 얻은 첫 번째 성공은 유전자 치료에 대한 개념증명이다 8. 돌연변이가 IRD를 유발하는 유전자의 식별은 유전자 치료를 사용하여 이러한 질병을 치료할 가능성을 열어줍니다. 그럼에도 불구하고, 이러한 질병은 200개 이상의 뚜렷한 유전자9에서돌연변이로 인해 발생한다. IRD의 상염색체 오목형태의 경우에도 병적 유전자의 정상적인 사본을 재도입하면 시각 기능을 복원할 수 있을 때, 각 개별 개발의 경제적 비용은 덜 일반적인 유전자에 해를 끼치는 것과 유전 기원이 알려지지 않은 사람들에게 가장 널리 퍼진 것들을 선호합니다. 이 사실은 더 일반적인 치료에 관하여 생각하는 연구원을 지도했습니다. 세포 사멸은 상염색체 지배적 형태를 포함하는 광수용체의 변성에 의해 진행되는 이들 질환의치료표적(10,11)으로나타났다. 그러나 이러한 접근 방식의 성공은 누락되었습니다. IRD의 가장 일반적인 형태의 IRD, 망염 색소증(RP)의 경우, 일반적인 통로는 궁극적으로 콘12,13의변성 뒤에 기능의 이차 손실이다. 원뿔 기능의 손실을 방지하는 것은 원인돌연변이(14)와독립적으로 포베아의 중심 시력을 보존할 것이다.
RP의 초기 단계에서, 막대의 손실은 막대와 콘 사이의 대사 및 레독스 신호를 방해하는 뉴클레오레독신 과 같은 1(NXNL1)유전자에 의해 인코딩된 로드 유래 콘 생존능력인자(RdCVF)의 발현감소를 유발한다. NXNL1 유전자의 두 가지 제품을 인코딩하는 재조합 AAV의 투여, 영양 인자 RdCVF 및 티오레독신 효소 RdCVFL, 이론적으로 RP16의모든 유전 적 형태의 원뿔 시력 손실을 방지 할 수 있습니다. 우리는 NXNL1 유전자 제품, RdCVFL, 닭 콘 농축 문화(17)에서 발현되고 보호 역할18을수행하는 곳을 보여주었다. RdCVF 및 NXNL1 유전자는 본관 농축 배양으로부터 세포의 생존을 이용한 망막 cDNA 라이브러리의 고함량 스크리닝에 의해판독(19)으로확인되었다. 각 클론에 대해 8개의 병렬 테스트를 사용하여 라이브러리의 210,000개의 개별 클론을 선별했습니다. 이것은 생물학 물질, 닭 배아의 망막에 쉽게 접근을 요구하는 시험의 아주 다수 수를 나타냅니다. 우리는 계란 누워 암탉과 육류 생산 닭에 대한 농업 산업을 위해 널리 생산되기 때문에 매주 배아 닭 알을 얻는 것이 비교적 쉽다는 것을 발견했습니다. 원뿔이 풍부한 배양을 신중하게 표준화한 후, 이 시스템은 콘 생존 가능성을 보존하기 위해 수천 개의 분자를 쉽고 견고하며 재현가능한 방식으로 테스트할 수 있습니다. 이들 세포는 또한 신호 전과의 연구와 생화학적분석(21,22, 23)에 유익한 유전자조작(20)에대한 순종이다.
망막 연구원은 콘 세포주661W24,25,26의사용으로 대체 방법을 개발했다. 그럼에도 불구하고, 이 세포선의 정체성은 논란의 여지가27,28. 661W 세포는 인간 간 광수용체 레티놀 결합 단백질 프로모터의 통제하에 SV40 큰 T 항원을 발현하는 형질전환 마우스 라인의 망막 종양으로부터 복제되었다. SV40 대형 T 항원은 세포 변환 및 불멸을 중재합니다. 결과적으로, 661W 세포를 사용하여 확인된 신호 통로는 그(것)들의 원추에서 여러 가지 면에서 구별되는 변형되고 불멸한 세포주의 문맥으로 보고되어야 합니다. 그런 점에서, 원뿔 농축 배양 시스템은 1 차적인 뉴런, 더 생리적으로 관련있는 원뿔으로 이루어지고 있습니다.
마우스 망막의 진동 절개를 사용하여 광수용체의 순수한 배양을 얻을 수 있지만, 설치류의 외부 망막에서 콘의 매우 낮은 백분율은 원뿔 농축배양(29)을생산하는 데 적합하지 않다. 돼지 망막에는 포베아가 없지만 콘30에서매우 농축된 지역 중앙 집중식이라는 지역이 있습니다. 아르비칸이스 앙소르게이와 삼모미스 강박관념31,32로망막 주전자 설치류에서 콘의 높은 비율은 가능한 해결책을 제공하지만 이러한 이국적인 종의 번식이 필요합니다. 현지 도살장에서 채취한 성인 돼지 눈은 광수용체생존(33)을연구하는 데 사용되어 온 막대와 원두의 혼합된 배양을 생성하는 데 사용될 수 있다. 우아한 해결책은 땅콩 아글루티닌 (PNA) 렉틴을 사용하여 돼지 망막에서 콘을 미리 정화하는것입니다. 그럼에도 불구하고 이 방법은 복잡성 때문에 대규모로 구현하기가 어렵습니다.
인간 유도만능 줄기세포(iPS)는 망막 이식에 사용될 수 있지만 원뿔농축배양(35,36)에적응할 수 있는 콘 광수용체 세포 집단을 얻기 위한 가장 유망한 접근법을 제공한다. 전사 인자 NRL은 로드 광수용체(37)에필요하기 때문에, Nrl/– 마우스는 단파 콘(S-cones)이 지배하는 망막을 가지고 있다. 불활성화는 iPS38,39로부터인간의 분화에 의해 S-콘 농축 제제를 생산하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 가능한 방법은 갑상선 호르몬 신호를 사용하여 원뿔 분화를 촉진하는 것입니다40. 인간 iPS로부터 원뿔이 풍부한 문화를 생산하기 위한 새로운 방법이 등장하고 있지만, 닭 배아는 현재 입증된방법(19)을제공한다.
원뿔이 풍부한 문화는 복제19를통해 RdCVF를 식별하는 데 중요한 역할을 했다. 이 시스템은 또한 RdCVF가 유산소글리코리시스(22)에의한 포도당 섭취와 대사를 자극한다는 것을 입증하는 데 성공적으로 사용되었다. 또한 원뿔농축 배양은 NXNL1 유전자(23)의제2 산물인 RdCVFL의 보호 역할을 검증하기 위해 사용되었다. 최근에는, 이 시스템은 OTX241로유도된 망막 색소 상피 세포에 의해 분비된 분자를 보호하는 존재를 보여주기 위하여 이용되었다.
닭 배아에서 원뿔 농축 문화의 생산을 제한 할 수있는 많은 매개 변수 중, 첫 번째 중요한 단계는 정확하게 부화 계란에서 배아의 개발 단계를 식별하는 것입니다. ED8(34단계)에서 배아망막으로부터 세포의 배양만 35%의 광수용체를 생산하고 나머지 65%는 다른 뉴런4로이루어진 것으로 관찰되었다. 부화 된 계란을 얻기 위해 적용 된 물류가 무엇이든, 온도와 잠복기 시간을 미세 조정하고, 개발의 모든 단계의 참조 사진과 비교하여 신중하게 배아를 검사 할 필요가있다42,45.
원래, 원뿔 농축 배양 시스템은 화이트 레그혼 균주4를사용하여 개발되었다. 그 긴장의 계란의 백색은 프랑스에서 특히 평가되지 않습니다, 그래서 우리는 갈색 계란을 생산하는 닭의 변형을 사용했다. 우리는 JA57 암탉 5와 I 66 수탉을 건너 만든 I 657 변형을활용했다. 우리는 원래 문화의 특성을 재현 할 수 있었다. 이것은 닭의 유전 배경이 원뿔 농축 문화를 얻기 위하여 중요하지 않다는 것을 보여줍니다.
우리는 배양 배지에서 보충제의 개별 제거의 효과를 테스트하지 않은, 하지만 인슐린rd1 마우스에서 원추의 생존에 인슐린의 효과에 따라 중요한 역할을 관찰, 자가 열RP46의모델. 트리오도티로닌(T3)은 또한 개발 중 망막 세포 운명에서 갑상선 호르몬 수용체의 역할에 따라 닭 배아의 망막 전구체 세포의 분화에 참여할 수있다(40) 따라서, 원뿔농축 배양 시스템은 발현복제(46)에의해 인슐린을 식별하는 데 사용될 수 없다.
원뿔농축 배양 시스템은 1차 뉴런의 배양에 의존하고 세포주661W24,25,26으로불멸세포의 사용에 의존하는 훨씬 더 적절한 타 방법이다.
여기에 기재된 방법은 플라스미드DNA(20)로사전 전기포공을 수행함으로써 수정될 수 있다. 망막 세포 현탁액을 준비하기 전에 전체 망막은 10m Tris-HCl pH 8.0, 1 mM EDTA에서 플라스미드 DNA의 0.5 μg/μL의 120 μL을 가진 맞춤형 전기 포레이터의 챔버에 배치됩니다. 50 ms에 대해 15 V의 5 펄스는 각각 950 ms 간격22로분리된다. 복제 유능한 조류 스플라이스(RCAS) 레트로바이러스를 콘 농축 배양으로 하여 간섭 RNA(RNAi)를 전달하는 시도는실패하였다 47. 이것은 확실히 혈청의 부재와 저밀도의 배양에서, 망막 전구체 세포는 복제되지 않는다는 사실, 레트로 바이러스의 전파를위한 필수 조건 때문이다.
우리는 표현복제(19)를사용하여 원뿔 생존을 촉진하는 트럭티크 인자를 식별하기 위해 원뿔농축 배양 시스템을 개발했다. 실현 가능하기 위해 100클론 풀에서 조건부 배지를 사용하여 높은 콘텐츠 스크리닝의 첫 번째 단계를 수행했습니다. 라이브러리로부터의 cDNA가 COS-1 세포의 이식 후 강력한 CMV 프로모터의 통제하에 발현되더라도, 개별 cDNA에 의해 인코딩된 모든 단백질이 생존 가능성 분석에 의해 양성으로 충분히 양수될 정도로 농도에 도달한다는 보증을 제공하지 않는다. 이것은 주요 제한사항입니다. 그런 의미에서, 어떤 검열든지 실제로 완전하지 않습니다. 또한, 조건부 배지에서 음골 단백질이 제거되지 않더라도, 분석의 구성은 비 확산 인자의 식별에 불리하다. 대안은 동일한 후보 단백질을 여러 번 속아 복제를 피하기 위해 cDNA의 서열을 얻은 후 개별 클론을 선별하는 것입니다. 이것은 우리가 사용하는 망막 cDNA 라이브러리를 시퀀싱하여 시작되었습니다43. 합리적이지만, 이 접근 방식은 한계가 있습니다. cDNA 서열의 생물학적 분석은 중복성의 감소, 지식에 기초한 특정 클론 스크리닝의 우선 순위 외에 저항할 수 없이 부과할 것입니다. 마지막으로, 라이브러리를 수행하는 데 필요한 시간이 상당히 길어지더라도 전체 라이브러리가 심사될 경우 이것은 해롭지 않습니다. 그러나 변함없이, 시퀀스의 정체성은 결과를 보는 우리의 방법에 영향을 미칠 것입니다. 시퀀스의 해석이 자연스럽게 실험 데이터와 경쟁하기 때문에 이것은 중립적이지 않습니다.
EdCVF의 식별은 또한 높은 콘텐츠 스크리닝이 기술적 한계를 수반한다는 것을 보여줍니다. 1차 심사부터 활동이 많은 2개의풀(보충도 1)을확인했습니다. 풀 0073은 EdCVF의 성공적인 식별으로 이어졌고, 수영장 0080은 그러한 발견을 수행하지 않았습니다. 하위 풀을 준비하는 동안 활성 복제본이 손실되어 발생할 수 있는 문제를 해결하지 못했습니다. 대안적으로, 통계적으로 유리하지 않더라도, 풀 0080의 cDNA 중, 2개의 단백질이 시너지 효과적으로 작용하고 그들의 활동은 개별 클론으로 관찰될 수 없었다는 것을 배제되지 않는다.
작은 분자를 검열하여 콘을 보호하는 분자의 식별은 원뿔 농축 배양 시스템의 미래 응용입니다. 이러한 분자는 유전자 치료가 노화와 관련된 황반 변성으로 가장 적합한 접근 방식이 아닌 망막 병리 치료의 치료에 매우 유용할 것입니다.
The authors have nothing to disclose.
저자들은 자크 벨라루, 로렐레이 푸르니에, 엠마뉴엘 클레린, 프레데릭 블론드, 그리고 그들의 귀중한 도움을 준 앙트레크레아 레포사빌리테 리페(EARL Morizeau 위험에, 프랑스)에게 감사를 표합니다. 이 작품은 인서름, 소르본 대학, 에이전시 내셔널 부어 라 레체체 (ANR, 라펙스 라이프 센스), 재단 싸움 실명 (미국) 및 IHU FOReSIGHT [ANR-18-IAHU-0001] 투자 d’Avenir 프로그램 내에서 ANR에 의해 관리 프랑스 국가 기금에 의해 지원.
96 black plates (Clear Button with lid Tissue culture treated) | Corning | 3603 | |
Calcein AM | Thermo-Fisher scientific | C1430 | |
CCD Camera | Photometrics | CoolSnap FX HQ | |
CDPC (Cytidine 5′-diphosphocholine sodium salt dihydrate) | Sigma-Aldrich | C0256 | |
CO2 Independant | Thermo-Fisher scientific | 18045-054 | |
Curved forceps | Dutscher | 005093 | |
DMEM Media | Thermo-Fisher scientific | 41966-029 | |
DNAse | Sigma-Aldrich | D4263 | |
Eggs incubator | FarmLine | M08 01 3100 | |
Ethidium Homodimer | Thermo-Fisher scientific | E1169 | |
Fœtal bovine serum | Thermo-Fisher scientific | 10270-098 | |
Gentamycin | Thermo-Fisher scientific | 15710-049 | |
Hydrocortisone | Sigma-Aldrich | H0880 | |
ITS (insulin Transferine selenium) | Sigma-Aldrich | I1884 | |
large straight pliers | Dutscher | 005074 | |
Linoleic acid | Sigma-Aldrich | L8384 | |
M199 medium | Thermo-Fisher scientific | 31150-022 | |
Metamorph software | Metamorph | ||
Microscope | NIKON | Eclipse TE2000 | |
Motorized stage | Martzauzer | Mutlicontrol 2000 | |
Optical filter switch | Shutter Instrument company | Lambda 10-2 | |
PBS 1X | Thermo-Fisher scientific | 14190-086 | |
Poly-L-lysine | Sigma-Aldrich | P6282 | |
Progesterone | Sigma-Aldrich | P7556 | |
Pursept A express | Fisher scientific | 11814110 | |
Putriscine | Sigma-Aldrich | P5780 | |
Sodium pyruvate | Sigma-Aldrich | S8636 | |
straight forceps | Dutscher | 005092 | |
Taurine | Sigma-Aldrich | T8691 | |
Triiodothyronine | Sigma-Aldrich | T6397 | |
Trypan blue | Thermo-Fisher scientific | 15250-061 | |
Trypsine 0.25 % | Thermo-Fisher scientific | 25200-056 |