Name: growth of human and sheep corneal endothelial cell layers on biomaterial membranes
Uploaded: 2020-02-06T14:30:00
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図7の準備中に彼女の援助のためのノエミー・ガロリーニに感謝します。この研究は、オーストラリア国民保健医療研究評議会(プロジェクト補助金1099922)によってDHに授与されたプロジェクト補助金と、クイーンズランド眼研究所財団から受け取った補助資金によって支えられました。

研究のためのドナーの同意を持つ人間の角膜は、クイーンズランド州アイバンクから取得され、メトロサウス病院と保健サービスの人間研究倫理委員会(HREC/07/QPAH/048)から倫理承認を得て使用されました。羊角膜は、組織共有契約の下でクイーンズランド大学のハーストン医学研究施設で安楽死動物から得られました。
1. 解剖ツールの準備
<ol><li>5分間70%エタノールの溶?...

<ol>
	<li>G&#252;ell, J. L., El Husseiny, M. A., Manero, F., Gris, O., Elies, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Historical+Review+and+Update+of+Surgical+Treatment+for+Corneal+Endothelial+Diseases.">Historical Review and Update of Surgical Treatment for Corneal Endothelial Diseases.</a> Ophthalmology and Therapy. 3, 1-15 (2014).</li><li>Tan, D. T. H., Dart, J. K. G., Holland, E. J., Kinoshita, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corneal+transplantation.">Corneal transplantation.</a> The Lancet. 379 (9827), 1749-1761 (2012).</li><li>Soh, Y. Q., Peh, G. S. L., Mehta, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translational+issues+for+human+corneal+endothelial+tissue+engineering.">Translational issues for human corneal endothelial tissue engineering.</a> Journal of Tissue Engineering and Regnerative Medicine. 11 (9), 2425-2442 (2017).</li><li>Senoo, T., Joyce, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+Cycle+Kinetics+in+Corneal+Endothelium+from+Old+and+Young+Donors.">Cell Cycle Kinetics in Corneal Endothelium from Old and Young Donors.</a> Investigative Ophthalmology, Visual Science. 41 (3), 660-667 (2000).</li><li>Roy, O., Leclerc, V. B., Bourget, J. M., Th&#233;riault, M., Proulx, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+process+of+corneal+endothelial+morphological+change+in+vitro.">Understanding the process of corneal endothelial morphological change in vitro.</a> Investigative Ophthalmology, Visual Science. 56, 1228-1237 (2015).</li><li>Harkin, D. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mounting+of+Biomaterials+for+Use+in+Ophthalmic+Cell+Therapies.">Mounting of Biomaterials for Use in Ophthalmic Cell Therapies.</a> Cell Transplantation. 26 (11), 1717-1732 (2017).</li><li>Trepat, X., Chen, Z., Jacobson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+migration.">Cell migration.</a> Comprehensive Physiology. 2 (4), 2369-2392 (2012).</li><li>Walshe, J., Harkin, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+explant+culture+provides+novel+insights+into+the+potential+location+and+phenotype+of+corneal+endothelial+progenitor+cells.">Serial explant culture provides novel insights into the potential location and phenotype of corneal endothelial progenitor cells.</a> Experimental Eye Research. 127, 9-13 (2014).</li><li>Al Abdulsalam, N. K., Barnett, N. L., Harkin, D. G., Walshe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cultivation+of+corneal+endothelial+cells+from+sheep.">Cultivation of corneal endothelial cells from sheep.</a> Experimental Eye Research. 173, 24-31 (2018).</li><li>Parekh, M., Ferrari, S., Sheridan, C., Kaye, S., Ahmad, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concise+Review:+An+Update+on+the+Culture+of+Human+Corneal+Endothelial+Cells+for+Transplantation.">Concise Review: An Update on the Culture of Human Corneal Endothelial Cells for Transplantation.</a> Stem Cells Translational Medicine. 5 (2), 258-264 (2016).</li><li>Peh, G. S., Toh, K. P., Wu, F. Y., Tan, D. T., Mehta, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cultivation+of+human+corneal+endothelial+cells+isolated+from+paired+donor+corneas.">Cultivation of human corneal endothelial cells isolated from paired donor corneas.</a> PLoS One. 6 (12), 28310 (2011).</li></ol>

ヒト角膜内皮細胞の確立と拡大に関連する重要な技術的課題は、培養中にEMTが発生するのを妨げている。EMTは、細胞間接触の喪失によって角膜内皮細胞で引き起こされ得るが、しかし、これらの細胞に対するほとんどの細胞培養プロトコルは、単一細胞の単一細胞への酵素的解離を伴う。ここでは、分離およびサブ培養段階で細胞同士の接触を最小限に抑える角膜内皮細胞?...

角膜は目の前に位置する透明な組織です。それは3つの主要な層で構成されている:外面上皮層、中間間質層、および角膜内皮と呼ばれる内層。角膜内皮は、デセメットの膜と呼ばれる基底膜に座っている細胞の単層であり、基礎となる水性房からストロマに入る流体の量を調節することによって角膜の透明性を維持する。間質内の体液が多すぎると、角膜腫脹、不透明性、視力低下を引き起こす。したがって、内皮は視力を維持するために不可欠である。
角膜内皮は、老化、病気、怪我を含む多くの理由で機能不全になり、現在の治療は移植手術だけです。この手術の間に、内皮およびデセメットの膜は患者の角膜から取り出され、ドナー角膜から得られた内皮およびデセメットの膜の移植片に置き換えられる。多くの内皮移植片はまた、ホスト角膜1への取り扱いと付着を助けるために間質組織の薄い層を含む。
世界的に、移植手術のための角膜ドナー組織の需要は、眼球バンク2によって供給できる量よりも大きい。したがって、この不足を緩和するために使用できる組織工学的な角膜内皮移植を開発するドライブがありました3.この根拠は、現在、個々の角膜からの内皮は単一の患者にのみ移すことができるという事実に基づいているが、角膜内皮細胞が最初に組織培養中の生体材料足場で拡大および増殖した場合、複数の患者を治療するために使用することができる。
組織工学による角膜内皮移植が外科医にとって実現可能な選択肢になる前に取り組む必要がある主な課題は次のとおりです: (1) 高品質の角膜内皮細胞を拡大し、成熟したインビトロでの機能的角膜内皮細胞層、および(2)生体材料足場上の細胞を成長させる技術を確立し、現在使用されているドナー角膜由来移植片と同等またはより優れた組織工学的移植片を産生する。
角膜内皮細胞は、生体内での増殖ポテンシャルが非常に低いが、インビトロ4で分裂するように刺激することができる。それにもかかわらず、それらは、成熟した機能的な内皮層を形成する能力を低下させるインビトロ上皮間葉移行(EMT)を受ける強い傾向を有する。角膜内皮細胞におけるEMTの既知のトリガーには、細胞間接触の特定の成長因子および細胞間接触の喪失5への曝露が含まれる。したがって、サブカルチャー中に酵素的に解離された角膜内皮細胞培養物がEMTに関連する変化を受けることはほぼ避けられない。ここでは、分離、拡張およびサブ培養段階における細胞間接触の破壊を最小限に抑え、EMTの可能性を低減するように設計されたヒトまたは羊角膜内皮細胞の細胞培養方法を提示する。さらに、ドナー角膜由来内皮/デセメットの膜/間質組織移植片に似た組織工学的移植片を、生体材料膜の両側に培養した細胞層をカスタムメイドの実装装置で作り上げ、どのように作り出すことができるかを実証する。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Attachment factor</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>S006100</td>
			<td>A 1X sterile solution containing gelatin that is used to coat tissue culture surfaces. Store at 4 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine pituitary extract</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>13028014</td>
			<td>A single vial contains 25 mg. Freeze in aliquots.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride</td>
			<td>Merck</td>
			<td>C5670</td>
			<td>Dissolve in HBSS to make a 1 mM stock solution. Filter sterilise.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge tube, 50 ml</td>
			<td>Labtek</td>
			<td>650.550.050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chondroitin sulphate</td>
			<td>LKT Laboratories</td>
			<td>C2960</td>
			<td>This is bovine chondroitin sulphate. Dissolve in HBSS to make a 0.08 g/mL stock solution. Filter sterilise and freeze in aliquots.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dispase II</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>17105-041</td>
			<td>Dissolve in DPBS to make a 2 mg/mL stock solution. Filter sterilise and freeze in aliquots.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Labtek</td>
			<td>EA043</td>
			<td>100% undenatured ethanol should be diluted to 70% in deionised water for sterilising instruments and surfaces.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Foetal bovine serum</td>
			<td>GE Healthcare Australia Pty Ltd</td>
			<td>SH30084.03</td>
			<td>This is a HyClone brand of foetal bovine serum.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverglass No. 1, &#216; 13 mm</td>
			<td>Proscitech</td>
			<td>G401-13</td>
			<td>Place sterilised cover slips into 24-well plates for tissue culture.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HBSS</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14025-092</td>
			<td>Hank&#39;s balanced salt solution, 1X, containing calcium chloride and magnesium chloride.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-ascorbic acid 2-phosphate</td>
			<td>Merck</td>
			<td>A8960</td>
			<td>Dissolve in HBSS to make a 150 mM stock solution. Filter sterilise.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-Boyden chamber</td>
			<td>CNC Components Pty. Ltd.</td>
			<td>Upper ring: QUT-0002-0006, Base ring: QUT-0002-0007</td>
			<td>Both components are made from polytetrafluoroethelyne (PTFE).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O-ring for micro-Boyden chamber</td>
			<td>Ludowici Sealing Solutions</td>
			<td>RSB012</td>
			<td>Composed of silicon rubber.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Opti-MEM 1 (1X) + GlutaMAX-1</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>51985-034</td>
			<td>A reduced serum medium containing glutamine.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPBS</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14190-144</td>
			<td>Dulbecco&#39;s phosphate buffered saline, 1X, without calcium chloride and magnesium chloride.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen Strep</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15140-122</td>
			<td>A 100X antibiotic solution containing 10,000 Units/mL penicillin and 10,000 &#181;g/mL streptomycin.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>82.14473.001</td>
			<td>Sterile Petri dish, 92 X 16 mm, for tissue dissections.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture plate, 24 well</td>
			<td>Corning Incorporated</td>
			<td>Costar 3524</td>
			<td>A plate containing 24 wells, each with a surface area of 2 cm2.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture plate, 6 well</td>
			<td>Corning Incorporated</td>
			<td>Costar 3516</td>
			<td>A plate containing 6 wells, each with a surface area of 9 cm2.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TrypLE Select</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12563-011</td>
			<td>A 1X enzyme solution for dissociating cells.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Versene</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15040-066</td>
			<td>A 1X EDTA solution for dissociating cells.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Watchmaker forceps</td>
			<td>Labtek</td>
			<td>BWMF4</td>
			<td>Number 4 watchmaker forceps work well for removing strips of endothelium/Descemet&#39;s membrane from corneas.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

growth of human and sheep corneal endothelial cell layers on biomaterial membranes

角膜内皮細胞培養は、細胞間接触の喪失後に上皮間葉転換(EMT)を受ける傾向がある。EMTは、成熟した機能的な層を形成する能力を低下させるので、細胞にとって有害である。ここでは、ヒトおよび羊角膜内皮細胞培養物を確立し、細胞間接触の損失を最小限に抑える方法を紹介する。角膜内皮/デセメットの膜の外植植物は、ドナー角膜から採取され、細胞が一括して培養表面に移動することを可能にする条件下で組織培養に入れられる。培養が確立されると、外植は新鮮なプレートに移され、新しい文化を開始します。ディスパーゼIIは、細胞の塊を組織培養プレートから緩やかに持ち上げて、サブカル化するために使用されます。このプロトコルを使用して確立された角膜内皮細胞培養は、生体材料膜への転移に適しており、動物試験での移植のための組織操作細胞層を生成する。組織培養中に生体材料膜を支持するためのカスタムメイドの装置が記載されており、コラーゲンI型膜の両側に角膜内皮細胞の層と角膜間質細胞の層からなる組織工学的移植片の例が提示される。

ヒトまたはヒツジ角膜から角膜内皮細胞を単離および拡張する方法を図1および図2に要約する。1〜2歳の羊の角膜または30歳未満のヒトドナーに由来するほとんどの外植植物は、1週間以内に添付因子コーティングされた組織培養プレートに付着するが、外植の3分の1までがこの時間内に付着しないことは珍しいことではない。これらの「浮遊」外植?...

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Growth of Human and Sheep Corneal Endothelial Cell Layers on Biomaterial Membranes

このプロトコルは、ヒトまたは羊組織の外植植物から角膜内皮細胞培養を確立し、成長させるために必要な重要なステップを記述する。膜状生体材料上の角膜内皮細胞を下塗りする方法も提示されている。

生体物質膜上におけるヒトおよび羊角膜内皮細胞層の増殖

Corneal endothelial cell cultures have a tendency to undergo epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) after loss of cell-to-cell contact. EMT is ...

この細胞培養プロトコルは、角膜内皮細胞が単離、拡張、およびサブカルチャー中に上皮から間葉間質への移行を受けることを防ぐように設計されています。細胞培養は角膜組織外植から確立され、1つのドナーからの一次細胞の継続的な供給を確実にするために再利用することができる。メーカーの指示を使用して、6ウェルの組織培養プレートのウェルに取り付け係数を塗布します。その後、コード化された各培養培地に1ミリリットルの培養培地を加えます。角膜内皮側を解剖顕微鏡のステージ上の滅菌ペトリ皿に上に置きます。角膜表面が十分に照らされて内皮層を強調できるように照明を調整し、エッジと中央角膜内皮が見えそうになるようにズームを調整します。滅菌された時計メーカーの鉗子を使用して、下層のストロマからデセメットの膜をそっと持ち上げて引き裂きます。培養プレートの準備された井戸の1つに膜ストリップを入れ、すぐにプレートの蓋を交換して汚染のリスクを減らします。最初に内皮の極端な周辺からデシェメットの膜のストリップを取り除き、後で中央領域から、1つの角膜からすべてのストリップを単一の井戸に置きます。終了したら、37°Cと5%の二酸化炭素に設定された加湿細胞培養インキュベーターで外植をインキュベートします。中央に赤いOリングを置くことによってマイクロボイデンチャンバーの上部チャンバーを組み立てます。PTFEまな板のバイオマテリアルシートからディスクをパンチアウトするには、直径18ミリメートルのトレフィンを使用します。次に、マイクロボイデンチャンバーの上部チャンバーの赤いOリングの上にディスクを置きます。下のチャンバーを上の部屋にねじ込み、その間に生物材料のディスクを固定します。そして、それを殺菌するために1時間70%エタノールに組み立てられたマイクロボイデンチャンバーを浸します。浸漬後、チャンバーを滅菌HBSSに10分間完全に浸漬し、エタノールを除去する。その後、チャンバーを培地で10分間洗浄する。そして、6ウェルプレートの井戸の中の培養培地に移し、上の部屋が上向きであることを確認する。生体材料膜の下面に接触するが、上部チャンバーに流れ込まないように、媒体のレベルを調整します。ピペット100マイクロセル懸濁液を膜上のマイクロボイデンチャンバーに、チャンバーを完全に水没させる培地を添加する前に4時間培養インキュベーターにインキュベートする。1〜2歳の羊または30歳未満のヒトドナーの角膜に由来するほとんどの外植物は、1週間以内に付着因子コード化された組織培養プレートに付着した。6週間後、多くの小さな、しっかりと詰まった細胞が外植の隣に存在した。角膜内皮細胞培養中の小さく密閉細胞は、三重で消化に強く、大きな線維芽細胞はそれに対してより敏感である。この違いは、小さな細胞を新しいプレートに移す前に、培養物から大きな細胞を選択的に除去するために利用された。膜内皮細胞培養物に対して免疫白粉分析を行い、密着結合タンパク質であるZO-1と、接着接合タンパク質であるN-カドヘリンを見つけた。同じ抗体を羊細胞とヒト細胞の両方に使用し、両方の種の細胞の形質膜で両方のタンパク質を検出した。カスタムメイドのマイクロボイデンチャンバーは、膜の両側を同時に細胞培養表面として使用することを可能にした。組織工学的細胞構築物の断面図は、一方の表面に角膜内皮細胞の単層を示し、他方に角膜間質細胞の多層培養を示す。このプロトコルを試みるとき、あなたが角膜からデセメットの膜を剥がしているときにあなたの鉗子で内皮を掻き取ることを避けることが重要です。この手順に従って、膜上の角膜内皮細胞層の完全性を、その電気抵抗を測定することによって確認することができる。

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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設計の内皮細胞とひと卵巣組織の共同移植: セル ベースの戦略の組み合わせは直接パラクリン配信による血液灌流を加速

Infertility is a frequent side effect of chemotherapy and/or radiotherapy and for some patients, cryopreservation of oocytes or embryos is not an option. ...

A Macrophage Reporter Cell Assay to Examine Toll-Like Receptor-Mediated NF-kB/AP-1 Signaling on Adsorbed Protein Layers on Polymeric Surfaces

高分子表面上の吸着タンパク質層におけるトール様受容体媒介NF-kB/AP-1シグナル伝達を調べるマクロファージレポーター細胞アッセイ

The persistent inflammatory host response to an implanted biomaterial, known as the foreign body reaction, is a significant challenge in the development ...