A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
תפוקה גבוהה קטן מעכבות RNA ההקרנה היא כלי חשוב זה יכול לעזור להבהיר את המנגנונים המולקולריים של פגיעה אפיתל הקרנית כימיים במהירות רבה יותר. במסמך זה, אנו מציגים את הפיתוח ואת האימות של חשיפה מודלים ושיטות להקרנה תפוקה גבוהה של מימן פלואוריד - ו chloropicrin-induced פציעה אפיתל הקרנית.
Toxicant-induced חבלה עינית היא מקרה חירום אמיתי עינית כימיקלים יש פוטנציאל לגרום נזק לרקמות משמעותי במהירות. טיפולים toxicant-induced פציעה קרניות הן בדרך כלל תומכת הרפוי ספציפי לא קיים כדי לטפל בפציעות אלה. ב המאמצים לפתח טיפולים ותרופות לטיפול בחשיפה, זה יכול להיות חשוב כדי להבין את המנגנונים הסלולר המולקולריים של הפציעות. אנו מציעים כי ניצול תפוקה גבוהה קטן מעכבות ההקרנה RNA (siRNA) יכול להיות כלי חשוב זה יכול לעזור להבהיר את המנגנונים המולקולריים של פגיעה אפיתל הקרנית כימיים במהירות רבה יותר. siRNA הם כפול נטושים מולקולות RNA 19-25 נוקלאוטידים ארוך, לנצל את הגן post-transcriptional להשתיק מסלול ארוך mRNA אשר יש הומולוגיה ל siRNA. ואז ניתן יהיה ללמוד וכתוצאה מכך הפחתת ביטוי גנים ספציפיים בתאים חשוף toxicant כדי לברר את הפונקציה של הגן הזה התגובה התאית toxicant. פיתוח, אימות של במבחנה חשיפה מודלים ושיטות תפוקה גבוהה הקרנת (HTS) של מימן פלואוריד-(HF) ו- chloropicrin-(CP) המושרה חבלה עינית מוצגים במאמר זה. למרות בחרנו אלה שני חשיפה לרעלים, השיטות שלנו חלים במחקר של חשיפה לרעלים אחרים עם שינויים מזעריים פרוטוקול החשיפה toxicant. SV40 גדול T אנטיגן מונצחים תאי אפיתל הקרנית אדם קו ש-SV40-HCEC נבחר למחקר. תא הכדאיות וייצור IL-8 נבחרו נקודות קצה בפרוטוקול ההקרנה. מספר אתגרים הקשורים עם הפיתוח של חשיפה toxicant, שיטות התרבות תאים מתאימים ללימודי HTS מוצגים. הקמת HTS מודלים עבור חשיפה לרעלים אלו מאפשר מחקרים נוספים להבין טוב יותר את מנגנון הפגיעה, למסך הרפוי פוטנציאל כימי חבלה עינית.
Toxicant-induced חבלה עינית היא מקרה חירום אמיתי עינית כימיקלים יש פוטנציאל לגרום נזק לרקמות משמעותי במהירות. למרבה הצער, טיפולים toxicant-induced פציעה הקרנית רק תומכות באופן כללי כפי הרפוי ספציפי לא קיים כדי לטפל בפציעות אלה. אסטרטגיית הטיפול הנוכחי הוא לא ספציפית וכולל בעיקר אקטואלי טיפולים רפואיים כגון חומרי סיכה, אנטיביוטיקה, ואחריו cycloplegics דלקתיות (למשל, סטרואידים) פעם הקרנית יש מחדש epithelialized1 ,2. למרות האפשרויות הטובות ביותר הנוכחי טיפולית זמינה, הפרוגנוזה לטווח ארוך היא ירודה עקב ערפול הקרנית מתקדמת ו-2,כורוידאלית3.
מודלים בעלי חיים באופן מסורתי שימש לחקור רעילה ולהבין מנגנונים של פציעה. עם זאת, מחקרים שנעשו בבעלי חיים הם זמן רב ויקר. ישנם גם המאמצים לצמצום הניסויים בחיות. לדוגמה, להגיע חקיקה (EC 1907/2006) באיחוד האירופי כולל מגוון הוראות שנועדו להפחית את הניסויים בחיות. התנאים כוללים דרישה לחברות לשתף את הנתונים כדי למנוע חיות בדיקות וקבלת אישור מהסוכנות הכימיקלים האירופי לפני ביצוע בדיקות המוצע על בעלי חיים. לפי קביעותיה של יד, ניסויים בבעלי חיים צריך להיות המוצא האחרון. יש גם אירופה קוסמטיקה תקנה (EC 1223/2009) בהדרגה בדיקה של קוסמטיקה בבעלי חיים. כאשר נערכים מחקרים שנעשו בבעלי חיים, הם מונחים על ידי העקרונות של 3Rs (עידון, צמצום, והחלפת), המספקות מסגרת עבור ביצוע מחקר בבעלי חיים אנושית יותר, להפחית את מספר בעלי החיים שבהם משתמשים ושימוש חלופות לניסויים בבעלי חיים במידת האפשר. מסיבות אלו, בתחום של הרעלים יש ביקשו לאמץ מבחני במבחנה יכולה לספק תובנות המנגנונים המולקולריים של רעילות, יכולה להיעשות תפוקה גבוהה4. זה גישה פונקציונלית הרעלים שבו חשיפה לרעלים מוגדרים על-ידי הפונקציה שלהם במקום אך ורק הכימיה שלהם. לקחו צעד נוסף, פונקציונלי toxicogenomics מבקשים להבין את תפקידים גנים ספציפיים לשחק את ההשפעות של חשיפה לרעלים5. עם היישום של טכנולוגיה siRNA, מסכי לחקור את פונקציית ג'ין מולקולרית, תאית התגובות חשיפה לרעלים יכול להיעשות על תפוקה גבוהה. siRNA הם כפול מולקולות RNA נטושים המהווים 19-25 נוקלאוטידים ארוך זה את היתרון של ג'ין תעתיק פוסט נוכח תאים בתרבית של כל6שתיקה מסלול. אלה הם לאכסון גרם, שנועדו למטרה גנים ספציפיים. כאשר הציג לתוך תא, siRNA מעובד, גדיל אחד, סטרנד מדריך, הוא נטען לתוך המתחם שתיקה RNA-induced (RISC). SiRNA מנחה את RISC לאזור משלימים ב מולקולת mRNA, RISC מבזה את ה-mRNA. התוצאה היא הפחתת ביטוי גנים ספציפיים. ואז ניתן יהיה ללמוד וכתוצאה מכך הפחתת ביטוי גנים ספציפיים בתאים חשוף toxicant כדי לברר את הפונקציה של הגן הזה התגובה התאית toxicant. גישה כזו שימש להבין עוד יותר את המנגנונים של רגישות ריצין ומעגל תלויי-אמפר לשעה של7,CYP1A18.
הרשימה הערכת הסיכון טרור כימי (CTRA), את הרישומים כימיקלים תעשייתיים רעילים (טיק) יש מפורטות כימיקלים בחירה המבוססת על שלהם רעילות ופוטנציאל להשתחרר במהלך טרור, לוחמה או אירוע תאונה תעשייתית9. אנחנו הם מיישמים תפוקה גבוהה של siRNA ההקרנה (HTS) toxicogenomic גישת המחקר של CTRA רשימה חשיפה לרעלים, אשר זוהו להיות בסיכון גבוה של שימוש באירוע טרור. טוקסיקולוגיה מסורתי החותר להבין את ההשפעות השליליות שיש כימיקלים על היצורים החיים; עם זאת, יש לנו שאיפה נוספת להבין את המנגנונים של פגיעה לצורך הסברה הפיתוח של הרפוי, גישות טיפוליות, וייתכן, כדי לגלות את מולקולות אשר ניתן לפלח לפיתוח טיפולית. את המאמץ הזה במובנים מסוימים עשויים להיחשב מקביל לשימוש של ההקרנה siRNA תפוקה גבוהה והתא המבוסס על מבחני תהליך הגילוי סמים10. ההבדל גדול יהיה שגילוי סמים בדרך כלל מחפש מטרה יחידה טיפולית גילוי ואילו בגישה שלנו זה במידת מה לא סביר שיהיה שם יעד יחיד עם ערך טיפולי רב לטיפול של חשיפה toxicant. אנו צופים כי כל פרדיגמה טיפול יעיל לחשיפה toxicant ידרוש גישה רב-תחומית כדי להשיג ערך טיפולי רב, toxicogenomic נתונים חיוני יכול לעדכן את הפרדיגמה של טיפול יעיל.
Benchtop אוטומציה מביא תפוקה גבוהה מתודולוגיה מעבדות בחוץ תעשיות פרמצבטיות או ביוטכנולוגיה. מחקרים במבחנה במכון שלנו היו מבחני מסורתי אשר תפוקה נמוכה11,12,13. בשנים האחרונות, המעבדה שלנו עברה לקביעת השימוש benchtop רובוטיקה לבצע סינון siRNA תפוקה גבוהה. במסמך זה, אנו מציגים את העידון של התא עינית מודלים ופיתוח של במבחנה שיטות חשיפה מימן פלואוריד (HF) ו chloropicrin (CP) מתאימה להקרנה siRNA תפוקה גבוהה. המטרה שלנו היא לזהות מולקולות המסדירים הסלולר פגיעה בתגובה חשיפה לרעלים אלו. המטרות של הספרייה siRNA בחרנו כוללים G-חלבון בשילוב קולטנים חלבונים kinases, פרוטאזות, phosphatases, תעלות יונים, מטרות נוספות שעשויות להיות druggable. HF ו- CP נבחרו למחקר נצליב CTRA רשימת סוכנים עם הדיווחים ToxNet של תאונות תעשייתיות כדי למצוא את אלה שמציגים הסיכון הגדול ביותר לפגיעה עינית באמצעות אדים חשיפה9,14. CP (כתיב כימי Cl3מפקדת2, מספר CAS 76-06-2) שימש במקור גז מדמיע ב מלחמת העולם הראשונה15. הוא משמש כיום וגם fumigant החקלאי של פונקציות כמו nematicide ', ' פטריות, חרקים16. מימן פלואוריד (HF) משמש בתהליכי כולל אלקילציה בתי זיקוק לנפט, fluorination אלקטרוכימי של תרכובות אורגניות17. HF (נוסחת הכימי HF, מספר CAS 62778-11-4) הוא גז אבל בצורתו מימית הוא חומצה הידרופלואורית (HFA, CAS מספר 7664-39-3). לכן, אנחנו נבחר להשתמש HFA בתא שלנו בתוך מודלים חשיפה. SV40 גדול T אנטיגן מונצחים תאי אפיתל הקרנית אדם קו ש-SV40-HCEC נבחר למחקר. תא הכדאיות ו- the marker דלקתיות IL-8 נבחרו כמו נקודות הקצה כי מטרות המעורבים פציעה הסלולר אמורה להשתקף בשעת המוות התא ואת התגובה דלקתיות. באופן ספציפי, אם המטרה לשחק תפקיד מגן חשיפה toxicant, מוות של תאים ו/או ייצור ציטוקינים דלקתיים צריך להגדיל כאשר הביטוי היעד מעוכבת על ידי siRNA. ההפך יהיה נכון לגבי מטרות כי תפקיד שלילי. בנוסף, דלקת כרונית מופיע לשחק תפקיד בפתולוגיה הקרנית לאחר חשיפה, התערבות במשעולים מוות התא עשוי לשפר את התוצאה הקלינית2,18.
1. תא תרבות תחזוקה
2. צלחת תאים לניסויים
3. transfect את התאים עם siRNA
4. refeed התאים הבאות יום
5. לשלוט תוספת
6. HF חשיפה של תאים בתרבית
התראה: HFA הוא מאכל רעילים בחריפות.
7. CP חשיפה של תאים בתרבית
התראה: CP הוא בחריפות רעילים, מכשלה.
8. לטעום אוסף ואת וזמינותו הכדאיות תא
9. מדד IL-8 ריכוז תא תרבות Supernatants
פיתוח שיטות חשיפה
אנו מעודן, הערכת ההתאמה של הקו תאי אפיתל הקרנית אדם SV40-HCEC לשימוש במחקרים השודדים. SV40-HCEC היו מונצחים באמצעות SV-40 גדול T אנטיגן, היו מתנה חבר Dhanajay23. היו יותר מדי משתנים בציורו חשיפה פיתוח מתודולוגיה להצ...
במסמך זה אנו מתארים תוצאות ושיטות שלנו על הפיתוח של תפוקה גבוהה קרנית תא אפיתל הקרנת מודל המחקר של פציעות HF ו- CP. אנו מציגים גם את התוצאות מהמסך הראשי siRNA HF להיפצע. היו אתגרים רבים לפיתוח מודלים HTS לצורך המחקר של פציעות טיק. שיטות שיכולנו למצוא בספרות הקשורים בחקר HF, HFA או CP במודלים התרבות התא ?...
המחברים אין לחשוף.
כתב ויתור: הדיעות במאמר זה הם אלה של והמלצה ולא לשקף את המדיניות הרשמית של המחלקה של הצבא, ההגנה או ממשלת ארה ב. מחקר זה נתמך על ידי הסכם הסוכנויות בין NIH/NIAID את USAMRICD, באופן חלקי על ידי פעילות התוכנית השתתפות מחקר לתארים מתקדמים-ארה ב צבא רפואי מחקר מכון כימי ההגנה מנוהל על ידי האלון רכס מכון המדע והחינוך באמצעות הסכם הסוכנויות בין משרד האנרגיה האמריקני USAMRMC.
מחקר זה נתמך על ידי נבחרת מוסדות של בריאות לנטרל תוכנית הסוכנויות הסכם # AOD13015-001. ברצוננו להודות סטפני פרוברג והרסט פיטר על המאמצים שלהם והמומחיות הפקות וידאו.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bravo liquid handing platform | Agilent or equivalent | G5409A | |
Bravo plate shaker | Agilent or equivalent | Option 159 | |
Bravo 96LT disposable tip head | Agilent or equivalent | Option 178 | 96-channel large tip pipetting head unit |
Bravo 96ST disposable tip head | Agilent or equivalent | Option 177 | 96-channel small tip pipetting head unit |
Bravo 384ST disposable tip head | Agilent or equivalent | Option 179 | 384-channel small tip pipetting head unit |
Bravo 96 250 μL sterile barrier tips | Agilent or equivalent | 19477-022 | |
Bravo 384 30 μL sterile barrier tips | Agilent or equivalent | 19133-212 | |
Bravo 384 70 μL sterile barrier tips | Agilent or equivalent | 19133-212 | |
EnSpire multimode plate reader | Perkin Elmer or equivalent | 2300-0000 | AlphaLISA assay detector with high power laser excitation |
IL-8 (human) AlphaLISA Detection Kit | Perkin Elmer or equivalent | AL224F | no-wash bead-based assay |
ProxiPlate-384 Plus white 384-shallow well microplates | Perkin Elmer or equivalent | 6008359 | |
Lipofectamine RNAiMAX | Invitrogen or equivalent | 13778500 | Transfection reagent |
Opti-MEM 1 Reduced Serum Medium | Invitrogen or equivalent | 31985070 | |
TrypLE Express | Gibco or equivalent | 12605010 | Cell detachment solution |
IncuCyte Zoom | Essen Instruments or equivalent | ESSEN BIOSCI 4473 | Incubator-housed automated microscope |
Chloropicrin | Trinity Manufacturing or equivalent | N/A | Acute toxicity and irritant |
DMEM-F12 cell culture medium | Invitrogen or equivalent | 11330-057 | Contains HEPES |
Fetal bovine serum | Invitrogen or equivalent | 1891471 | |
Human epidermal growth factor (cell culture grade) | Invitrogen or equivalent | E9644-.2MG | |
Recombinant human insulin (cell culture grade) | Invitrogen or equivalent | 12585-014 | |
Penicillin-Streptomycin solution (cell culture grade) | Invitrogen or equivalent | 15140122 | |
Hydrocortisone (cell culture grade) | Sigma or equivalent | H0888-10G | |
Glucose (cell culture grade) | Sigma or equivalent | G7021 | |
PBS (cell culture grade) | Sigma or equivalent | P5493 | |
siRNA | Dharmacon or equivalent | various | |
Thiazolyl blue tetrazolium bromide | Sigma or equivalent | M5655 | MTT assay substrate |
siRNA buffer | Thermo or equivalent | B002000 | |
96-well cell culture plates | Corning or equivalent | CLS3595 | |
T150 cell culture flasks | Corning or equivalent | CLS430825 | |
BSL-2 cell culture hood | Nuaire or equivalent | NU-540 | |
300 mL robotic reservoirs | Thermo or equivalent | 12-565-572 | |
96 baffled automation reservoirs | Thermo or equivalent | 1064-15-8 | |
500 mL sterile disposable storage bottles | Corning or equivalent | CLS430282 | |
Microplate heat sealer | Thermo or equivalent | AB-1443A | |
Microplate heat sealing foil | Thermo or equivalent | AB-0475 | |
Cardamonin | Tocris or equivalent | 2509 | Anti-inflammatory, used as positive control |
SKF 86002 | Tocris or equivalent | 2008 | Anti-inflammatory, used as positive control |
DMSO | Sigma or equivalent | D8418 | |
48% hydrofluoric acid | Sigma or equivalent | 339261 | Corrosive and acute toxicity |
1000 μL Single channel pipettors | Rainin or equivalent | 17014382 | |
200 μL Single channel pipettors | Rainin or equivalent | 17014391 | |
20 μL Single channel pipettors | Rainin or equivalent | 17014392 | |
1000 μL 12-channel pipettors | Rainin or equivalent | 17014497 | |
200 μL 12-channel pipettors | Rainin or equivalent | 17013810 | |
20 μL 12-channel pipettors | Rainin or equivalent | 17013808 | |
Pipettor tips 1000 μL | Rainin or equivalent | 17002920 | |
Pipettor tips 200 μL | Rainin or equivalent | 17014294 | |
Pipettor tips 20 μL | Rainin or equivalent | 17002928 | |
Chemical fume hood | Jamestown Metal Products | MHCO_229 | |
384-well sample storage plates | Thermo or equivalent | 262261 | |
Sodium chloride | Sigma or equivalent | S6191 | |
50 mL conical tubes | Thermo or equivalent | 14-959-49A | |
Serological pipettes 50 mL | Corning or equivalent | 07-200-576 | |
Serological pipettes 25 mL | Corning or equivalent | 07-200-575 | |
Serological pipettes 10 mL | Corning or equivalent | 07-200-574 | |
Serological pipettes 5 mL | Corning or equivalent | 07-200-573 | |
SV40-HCEC immortalized human corneal epithelial cells | N/A | N/A | These cells are not commercially available, but can be obtained from the investigators cited in the article |
Sceptor Handheld Automated Cell Counter | Millipore or equivalent | PHCC20060 | |
GeneTitan Multi-Channel (MC) Instrument | Affymetrix or equivalent | 00-0372 | |
Affymetrix 24- and 96-array plates | Affymetrix or equivalent | 901257; 901434 | |
Draegger tube HF | Draeger or equivalent | 8103251 | |
Draegger tube CP | Draeger or equivalent | 8103421 | |
Draegger pump | Draeger or equivalent | 6400000 | |
Clear Plate seals | Resesarch Products International or Equivalent | 202502 | |
Reagent reservoirs | VistaLab Technologies or equivalent | 3054-1000 | |
Xlfit | IDBS or equivalent | N/A | Excel add-in used for automated curve fitting |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved