Method Article
Нейронные сетчатки мыши в возрасте 8 дней на вершине 4% желатина блока. После выделения фоторецепторов слоя (200 мкм) по vibratome, фоторецепторы высевают после механической и ферментативной диссоциации культуры. Фоторецептор слой может быть использован для молекулярных, биохимических анализов или трансплантации.
Сетчатка часть центральной нервной системы, которые организовал архитектуру, с нейронами в слоях от фоторецепторов, как палочки и колбочки в контакте с сетчатки пигментного эпителия в самой дальней части на сетчатке, учитывая направление света, и ганглиозных клеток в наиболее проксимальных расстояния. Эта архитектура позволяет изолировать фоторецепторов слоя vibratome срезов. Рассекали нейронной сетчатка мыши в возрасте 8 дней является плоским встроен в 4% желатина сверху ломтиком 20% фоторецептора слой желатина вниз. Использование vibratome и обоюдоострым лезвием бритвы, толстый внутренний сетчатки 100 мкм срезы. Этот раздел содержит ганглиозных клеток и внутренний слой со значительно биполярных клеток. Посредником часть 15 мкм отбрасывается до 200 мкм от внешней сетчатки, содержащей фоторецепторов извлекают. Желатин удаляют нагреванием при температуре 37 ° С. Кусочки наружного слоя являются incubaTed в 500 мкл раствора Рингера с 2 единицами активированного папаина течение 20 мин при 37 ° С. Реакцию останавливали добавлением 500 мкл 10% фетальной телячьей сыворотки (FCS), в Дульбекко в модификации Дульбекко (DMEM), затем 25 единиц ДНКазы I добавляют перед центрифугированием при комнатной температуре, промывают несколько раз, чтобы удалить сыворотку, и клетки ресуспендировали в 500 мкл DMEM и высевают в 1 × 10 5 клеток / см 2. Клетки выращивали до 5 дней в пробирке и их жизнеспособность набрал использованием живой / мертвый анализа. Чистоту культуры сначала определяется с помощью микроскопического наблюдения в ходе эксперимента. Чистота затем подтверждено путем посева и фиксации клеток на гистологическом слайд и анализа с использованием кроличьих поликлональных анти-SAG, фоторецептора маркер и мышиные моноклональные анти-RHO, стержень фоторецепторов специфическим маркером. С другой стороны, фоторецептор слой (97% стержней) могут быть использованы для анализа экспрессии гена или белка, и для трансплантации.
Сетчатка является неотъемлемой частью центральной нервной системы, имеющей архитектуру консервативный среди позвоночных. Нейроны нервной сетчатки организованы в слои, причем наиболее удаленная для падающего света, слой фоторецептора в тесном контакте с пигментного эпителия сетчатки (RPE) в задней части глаза. Палочек и колбочек photorecptors являются светочувствительные клетки, которые полагаются на Opsin чувствительных молекул для захвата фотонов. Эти молекулы заключены на дисковых мембран клеточной структуры, расположенных на внешней сегмента фоторецептора, который указывает в направлении ПЭС 1. Эта структура, которая наиболее часто влияет очень рано в случаях фоторецепторов вырождения, обновляется со скоростью 10% каждый день. Так называемый внутренний слой содержит большинство других нейронов, которые вычисляют сигнал, полученный от фоторецепторов, биполярного, амакринных и горизонтальных клеток, а также ганглиозных клеток. Эти последние с их аксоновобразуют пучок, который зрительный нерв. Это наслоение так консервативными, что биологи использовали термин перемещенных амакринные клетки, когда клетки находятся за пределами внутреннего плексиформной слоя 2. Слои нейронов распределяются внутри арматуры радиальная Мюллер глиальных клеток. Биполярные клетки связывают фоторецепторов ганглиозных клеток. Они расположены между внешним слоем плексиформной и внутренним слоем плексиформной. Ганглиозных клеток образуют внутренний слой плексиформную в связи с биполярными клетками. В amacrin клетки называются ассоциации клеток, расположенных во внутреннем плексиформной слоя между биполярных клеток и ганглиозных клеток. Внешняя сетчатый слой содержит горизонтальные клетки. Это уникальное расположение слоев нейронов центральной нервной системы позволяет выделить слой фоторецептора от внутреннего слоя клеток путем нарезки плоского монтажа сетчатки с использованием vibratome.
Первоначально этот метод был использован для выделения фоторецепторы для Transplantation в глазах RD1 мышь, модели человеческого пигментный ретинит (RP) 3. RD1 мыши несет рецессивный мутацию в гене, который кодирует Pde6b для стержня-специфической фосфодиэстеразы бета-субъединицы. Рецессивные мутации этого результата генов в РП в людях 4. После стержень фоторецепторов выродились, пациент теряет ночного видения, и удивительно колбочек, которые не экспрессируют мутантный ген, вырождаются в качестве второго шага. Потому что конусы необходимы для цветового зрения и остроты зрения, пациенты постепенно становятся слепыми и эффективным средством для лечения болезни еще не разработаны. Прививкой фоторецептора слой из мыши дикого типа конус дегенерацию принимающей мыши задерживается 3,5. Стержни потерянных в стержне конуса дегенеративных модели не могут быть заменены трансплантации, поскольку синаптической связи между стержнями и биполярных клеток могут быть получены только при определенной стадии гetinal развития, отмечен началом NRL выражения 6. Слой фоторецепторов вводится хирургии в суб-сетчатки пространству стержня менее RD1 сетчатки, между ПЭС и внешней сетчатки, соответствующей только 3% из оставшихся фоторецепторов, конусов. Через две недели после операции, 40% из конусов из животного с трансплантированной нормальной слой фоторецептора выжили по сравнению с животного с трансплантированной нормальной слоем внутренних клеток сетчатки или с ложной операцией животного. Рельеф выживание конуса, распространяется из-за всей поверхности мутантного сетчатки, расположенной в положении пересаженной ткани указывает на то, что защитный эффект обусловлен диффундирующего молекулы 7.
Далее, мы использовали систему со-культуры, а также кондиционированной культуральной носитель для подтверждения того, что защитный эффект основан на секрецию белка стержнями 8,9. Мы предполагаем, что этот белок будет выражениеessed постоянно и, в частности стержнями и что их смерти в течение первого этапа заболевания вызовет вторичное конуса дегенерации с потерей защитного сигнала от стержней в не-клеточной автономном режиме 10. Из-за важности конуса опосредованной центрального зрения у приматов это предполагаемый белок будет весьма актуальным терапевтическим средством для РП. Сохранение конусы в РП бы теоретически допустить в общей сложности 1,5 млн пациентов во всем мире, чтобы стать слепым 11. Мы использовали высокое содержание подход скрининга и модель культуры конуса, обогащенные определить кДНК, кодирующей Род полученных Конус жизнеспособности фактор (RdCVF) от сетчатки библиотеки кДНК 12. RdCVF является сращивания продукт гена, который NXNL1, интересно гомологичный ген, кодирующий тиоредоксина белков, участвующих в окислительно-восстановительного гомеостаза 13. Второй сращивания продукт гена, RdCVFL является фермент, который защищает свою цель, тау-белок от окислительного DAmage 14. Администрация RdCVF предотвращает вторичное вырождение конусов и потери их зрительной функции в рецессивным, и доминирующее модель RP 12,15. Это свидетельствует о двух важных аспектов этой инновационной стратегии лечения 16. Во-первых, он может быть применен в большинстве случаев RP в гена-независимым способом. Во-вторых, в отличие от конкурирующих фактора CNTF, RdCVF выживание связано с содержанием зрительной функции 17. Отсутствие функциональной эффекта может объяснить причину отсутствия клинического эффекта от введения CNTF РП пациентов 18. RdCVF, скорее всего, одним из важных сигнала выживания между палочками и колбочками, так как конус спасение в пробирке подавляется RdCVF immunodepletion 12. Кроме того, нарушение гена конуса жизнеспособности стержня, полученных приводит к дисфункции фоторецептора и восприимчивость к окислительному стрессу 19.
Использованиефоторецепторов слой находится в начале координат идентификации RdCVF и нового сигнала окислительно-восстановительного участие в нейродегенеративных заболеваний 20. Эта рукопись описывает протокол, используемый для выделения и культивирования клеток из фоторецепторов слоя характеризуют деятельность RdCVF. Фоторецепторы можно поддерживать в культуре в течение 5 до 7 дней 21. Этот метод также может быть использован для изучения экспрессии специфических генов фоторецепторов.
ПРИМЕЧАНИЕ: процедура была одобрена комитетом по этике Дарвина из Университета Пьера и Марии Кюри (СЕ5 / 2009/048)
1. Подготовка раствора желатина, инструменты, Vibratome, медиакультуры и культуры плиты
2. Вскрытие всей сетчатки
3. Уплотнение Flat-mounted Retina на Желатин блока
4. Структурирование Сетчатка
Примечание: Этот шаг является критическим для получения слоя фоторецепторных клеток без других клеток сетчатки (фиг.1).
5. разлетным клетки фоторецепторов
6 Культивирование клеток фоторецепторов
Помимо трансплантации, фоторецептора слои также были использованы для изучения клеточной сигнализации путем посева клеток для изготовления фоторецепторов культур 12,22. Кроме того, они используются для изучения экспрессии генов и циркадный ритм 23,24. Мы использовали клетки фоторецептора слой из мыши дикого типа в послеродовой день 8, чтобы подготовить фоторецепторов культуры в отсутствие FCS и клетки поддерживали в течение 5 дней при 37 ° С в инкубаторе с 5% CO 2 (фиг 1E ). Клетки затем фиксировали с использованием 4% параформальдегиде, а затем продолжалась иммуногистохимического анализа с использованием методов, представленных поставщиками антител либо с мышиным моноклональным анти-RHO (1: 250, Millipore Mab5316) или кроличьей поликлональной анти-СА (1: 200, щедрым Дар Игаль Геры и Дэвида Хикса). Мы использовали анти-RHO и анти-SAG (хотя анти-SAG этикеток колбочек и палочек) в связи с тем, что анти-провисания ранее маркер, чем анти-Ро. Доля челLs положительные для антитела анти-RHO ниже, чем у позитивным для анти-SAG антител (рисунок 2). Это можно объяснить тем фактом, что СА, стержень arrestin также выраженную конусов, которые делают 3% от фоторецепторов в изолированном слое или, альтернативно, с тем, что в ходе постнатального созревания сетчатки, выражение СА предшествует Ро 25,26.
Фоторецептор слой также используется для мониторинга специфическую экспрессию генов путем фоторецепторов дикого типа сетчатки и головного мозга животных в возрасте 35 дней РНК получали с использованием CsCl ультрацентрифугирования 27 и гибридизовали с ДНК-чип мыши массива. В мессенджеры для родопсина (Rho), S-arrestin (SAG) и конус-трансдуцин (Gnat2) выражены в частности, в сетчатке по сравнению с мозга (фиг.3А). Выражение видное место в фоторецепторов слоя (PR), чем в целом по сетчатке, которая охватываетВнутренняя слоя сетчатки, показывая, что эти гены экспрессируются Действительно, по фоторецепторов. Для Gnat2, относительно выражение по сравнению с Ро и провисать показывает, что выражается конусов, содержащихся в изолированной фоторецепторов слоя. Выражение рековерина (Rcvrn) в слое фоторецептора по сравнению с всей сетчатки увеличивается (фигура 3В).
Фоторецепторов слой также используется для отслеживания выражение Ро и GNAT2 с помощью Вестерн-блоттинга следующих способов, предусмотренных поставщиков антител и сравнить с внутренней слоя сетчатки (рис 4). Обратите внимание на отсутствие ГУР и GNAT2 28 маркеров палочек и колбочек, соответственно, в целом сетчатки и в сетчатке RD1 мыши на послеродовой день 35.
Fiфигура 1. Схематическое изображение vibratome секционирования мыши сетчатки. () Установка плоской монтажа сетчатки с фоторецепторов вниз на желатиновой среза. (B) Раздел внутреннего сетчатки с vibratome лезвия. (C) Раздел внешней сетчатки добавил желатина. (D) Контроль Наличие фоторецептора на краю фрагмента сетчатки после выделения фоторецептора слой. Масштабная линейка используется для зеленой флуоресценции используется белого светового микроскопа. Фоторецепторы расположены на краю изображения. (E) Искусственный клетки фоторецепторов (пост-пять дней). (F) Высшее Увеличение панели Е.
Рисунок 2. Дифференциальная экспрессия ГУР и СА в мышь фоторецепторов культуры. () Окрашивание ядер (синий), (В) СА окрашивание (зеленый), (С) RHO окрашивание (красный). (D), объединенного изображения. Потому что окрашивание СА выражается раньше, чем окрашивание RHO только две ячейки двойной помечены СА и Ро (см *). Масштабная линейка:. 23 мкм Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 3. Сравнение экспрессии трех генов в мозгу и во всей сетчатки и фоторецепторов у животных дикого типа в возрасте тридцати пяти дней. (А) Родопсин (Ро), S-arrestin (SAG) и конус-трансдуцин (Gnat2). (Б) кальбиндин (Calb1) и рековерина (Rcvrn). Данные показаны в виде относительной экспрессии. Относительная выражение значение выраженияполучены из данных микрочипов после normaliszation с помощью программного обеспечения Прочная Multi-массива Средняя (RMA), имеющихся в базе знаний KBaSS (http://kbass.institut-vision.org/KBaSS/).
Рисунок 4. Выражение ГУР и GNAT2 в космическом сетчатки с дикого типа сетчатке послеродовой день 35. Отсутствие их выражения во внутреннем сетчатки и в сетчатке RD1 мыши на послеродовой день 35. ACTB, бета актина. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.
Сетчатка модель органом в биологии. Исследование сетчатки привело к 6 главных открытий в биологии. Именно в происхождении гена супрессора RB1 первый опухоли. Это показывает молекулярную связь между рецептором тирозин киназ и МАР-киназ через взаимодействие с Сыном sevenless. Это был вовлечен в открытии PAX6, первого гена мастер управления для органов морфогенеза. Он находится в центре генетической связи фактора комплемента H (CFH) с возрастной макулярной дегенерации (ВМД), первый ген восприимчивости болезни определены экране генома широкий ассоциации (GWAS). Наконец, это привело к первой успешной генной терапии для Leber врожденной амаврозом, первый судебный процесс по устранению генная терапия у человека любого наследственные заболевания. Структура этого органа, сохраняется в большинстве видов позвоночных. Его доступность для манипуляций в естественных условиях призвала на ранней стадии функциональной геномики исследований по этой составной части процентовRAL нервную систему.
Здесь мы показываем, как отделить фоторецепторов слой из внутреннего слоя сетчатки vibratome срезов. Этот шаг имеет решающее значение для получения чистых фоторецепторов культур. Наш протокол рассечение делает загрязнение клетках ПЭС очень маловероятно.
Одним из основных проблем является уплощение сетчатки, что необходимо в разделе должным образом внутренней и внешней сетчатки. Срезы сетчатки лучше на сетчатке глаза с малым диаметром, как те, от грызунов, и это диаметр ограничение метода с действующим имеющегося материала.
Желательно перед началом биологически значимые эксперимент, на практике на основе выборки из сетчатки. Проиллюстрируем метод представительными результатами, полученными из культивируемых клетках фоторецепторов, используя материал для выполнения экспрессии изучение обеих мРНК и белков. Исследования экспрессии также может быть выполнена в качестве альтернативы на Sectioнс при лазерном захвата микродиссекции, но культуры лучше всего выполнять с помощью vibratome секционирования. Мы могли бы использовать технику микродиссекции лазера с совершенно иной стратегии. Но, чтобы собрать фоторецепторов слой с микродиссекции устройства для культуры, было бы необходимо, чтобы избежать фиксатор, и это усложнило бы нынешнюю методологию значительно.
Мы разрабатываем протокол, направленный на изучение кинетики и экспрессии генов белка в vibratome разделах течение дегенерации фоторецепторов в моделях пигментный ретинит. Мы считаем, что подробное описание протокола будет полезна для исследователей в области сетчатки биологии, и особенно для протеомическим и метаболомики исследований.
The authors have nothing to disclose.
Igal Gery and David Hicks for anti-SAG antibodies. Ram Fridlich for reading the manuscript.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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-well plates | 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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены