Name: induction and analysis of oxidative stress in sleeping beauty transposon-transfected human retinal pigment epithelial cells
Uploaded: 2020-12-11T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Induction and Analysis of Oxidative Stress in Sleeping Beauty Transposon-Transfected Human Retinal Pigment Epithelial Cells at JoVE.com

Författarna vill tacka Gregg Sealy och Alain Conti för utmärkt teknisk hjälp och prof. Zsuzsanna Izsvák från Max-Delbrück Center i Berlin för att vänligt tillhandahålla pSB100X och pT2-CAGGS-Venus plasmider. Detta arbete stöddes av Den schweiziska nationella vetenskapsstiftelsen och Europeiska kommissionen inom ramen för det sjunde ramprogrammet. Z.I finansierades av Europeiska forskningsrådet, ERC Advanced [ERC-2011-ADG 294742].

Förfaranden för insamling och användning av mänskliga ögon godkändes av Cantonal Ethical Commission for Research (nr 2016-01726).
1. Cellisolering och odlingsförhållanden
<ol><li>Mänsklig ARPE-19-cellinje<ol>
<li>Kultur 5 x 105 ARPE-19 celler, en mänsklig RPE-cellinje, i Dulbeccos modifierade örns medium/näringsblandning F-12 Skinka (DMEM/Hams F-12) kompletterad med 10% fetala bovinserum (FBS), 80 U/mL penicillin, 80 μg/mL streptomycin och 2,5 μg/mL amphotericin B (k...

<ol>
	<li>Zareba, M., Raciti, M. W., Henry, M. M., Sarna, T., Burke, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidative+stress+in+ARPE-19+cultures:+Do+melanosomes+confer+cytoprotection.">Oxidative stress in ARPE-19 cultures: Do melanosomes confer cytoprotection.</a> Free Radical Biology and Medicine. 40 (1), 87-100 (2006).</li><li>Gong, X., Draper, C. S., Allison, G. S., Marisiddaiah, R., Rubin, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+the+macular+carotenoid+lutein+in+human+retinal+pigment+epithelial+cells.">Effects of the macular carotenoid lutein in human retinal pigment epithelial cells.</a> Antioxidants. 6 (4), (2017).</li><li>Sacconi, R., Corbelli, E., Querques, L., Bandello, F., Querques, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Review+of+current+and+future+management+of+geographic+atrophy.">A Review of current and future management of geographic atrophy.</a> Ophthalmology and Therapy. 6, 69-77 (2017).</li><li>Al-Zamil, W. M., Yassin, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+in+age-related+macular+degeneration:+a+review.">Recent developments in age-related macular degeneration: a review.</a> Clinical Interventions in Aging. 12, 1313-1330 (2017).</li><li>Kumar-Singh, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+complement+membrane+attack+complex+in+dry+and+wet+AMD+-+From+hypothesis+to+clinical+trials.">The role of complement membrane attack complex in dry and wet AMD - From hypothesis to clinical trials.</a> Experimental Eye Research. 184, 266-277 (2019).</li><li>Ung, L., Pattamatta, U., Carnt, N., Wilkinson-Berka, J. L., Liew, G., White, A. J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidative+stress+and+reactive+oxygen+species.">Oxidative stress and reactive oxygen species.</a> Clinical Science. 131, 2865-2883 (2017).</li><li>Beatty, S., Koh, H. H., Phil, M., Henson, D., Boulton, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+oxidative+stress+in+the+pathogenesis+of+age-related+macular+degeneration.">The role of oxidative stress in the pathogenesis of age-related macular degeneration.</a> Survey of Ophthalmology. 45 (2), 115-134 (2000).</li><li>Alhasani, R. H., 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=Gypenosides+protect+retinal+pigment+epithelium+cells+from+oxidative+stress.">Gypenosides protect retinal pigment epithelium cells from oxidative stress.</a> Food and Chemical Toxicology. 112, 76-85 (2018).</li><li>. National Institute of Health Available from: <a target="_blank" href="https://nei.nih.gov/learn-about-eye-health/resources-for-health-educators/eye-health-data-and-statistics/age-related-macular-degeneration-amd-data-and-statistics">https://nei.nih.gov/learn-about-eye-health/resources-for-health-educators/eye-health-data-and-statistics/age-related-macular-degeneration-amd-data-and-statistics</a> (2020)</li><li>Mitchell, P., Liew, G., Gopinath, B., Wong, T. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+macular+degeneration.">Age-related macular degeneration.</a> The Lancet. 392, 1147-1159 (2018).</li><li>He, Y., Leung, K. W., Ren, Y., Jinzhi, P., Jian, G., Tombran-Tink, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PEDF+improves+mitochondrial+function+in+RPE+cells+during+oxidative+stress.">PEDF improves mitochondrial function in RPE cells during oxidative stress.</a> Investigative Ophthalmology &amp; Visual Science. 55, 6742-6755 (2014).</li><li>Cao, S., Walker, G. B., Wang, X., Cui, J. Z., Matsubara, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+cytokine+profiles+of+human+retinal+pigment+epithelium:+Oxidant+injury+and+replicative+senescence.">Altered cytokine profiles of human retinal pigment epithelium: Oxidant injury and replicative senescence.</a> Molecular Vision. 19, 718-728 (2013).</li><li>Farnoodian, M., Sorenson, C. M., Sheibani, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PEDF+expression+affects+the+oxidative+and+inflammatory+state+of+choroidal+endothelial+cells.">PEDF expression affects the oxidative and inflammatory state of choroidal endothelial cells.</a> Amercian Journal of Physiology and Cell Physiology. 314 (4), 456-472 (2018).</li><li>Polato, F., Becerra, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+Degenerative+Diseases:+Mechanisms+and+Experimental+Therapies.">Retinal Degenerative Diseases: Mechanisms and Experimental Therapies.</a> Retinal Degenerative Diseases. , 699-706 (2016).</li><li>Schallenberg, M., Charalambous, P., Thanos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GM-CSF+regulates+the+ERK1/2+pathways+and+protects+injured+retinal+ganglion+cells+from+induced+death.">GM-CSF regulates the ERK1/2 pathways and protects injured retinal ganglion cells from induced death.</a> Experimental Eye Research. 89, 665-677 (2009).</li><li>Schallenberg, M., Charalambous, P., Thanos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GM-CSF+protects+rat+photoreceptors+from+death+by+activating+the+SRC-dependent+signalling+and+elevating+anti-apoptotic+factors+and+neurotrophins.">GM-CSF protects rat photoreceptors from death by activating the SRC-dependent signalling and elevating anti-apoptotic factors and neurotrophins.</a> Graefes Archives for Clinical and Experimental Ophthalmology. 250, 699-712 (2012).</li><li>Thumann, 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=Engineering+of+PEDF-expressing+primary+pigment+epithelial+cells+by+the+SB+transposon+system+delivered+by+pFAR4+plasmids.">Engineering of PEDF-expressing primary pigment epithelial cells by the SB transposon system delivered by pFAR4 plasmids.</a> Molecular Therapy - Nucleic Acids. 6, 302-314 (2017).</li><li>Garcia-Garcia, L., 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=Long-term+PEDF+release+in+rat+iris+and+retinal+epithelial+cells+after+Sleeping+Beauty+transposon-mediated+gene+delivery.">Long-term PEDF release in rat iris and retinal epithelial cells after Sleeping Beauty transposon-mediated gene delivery.</a> Molecular Therapy - Nucleic Acids. 9, 1-11 (2017).</li><li>Johnen, S., 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=Antiangiogenic+and+neurogenic+activities+of+Sleeping+Beauty-mediated+PEDF-transfected+RPE+cells+in+vitro+and+in+vivo.">Antiangiogenic and neurogenic activities of Sleeping Beauty-mediated PEDF-transfected RPE cells in vitro and in vivo.</a> BioMed Research International. 2015, (2015).</li><li>Weigel, A. L., Handa, J. T., Hjelmeland, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microarray+analysis+of+H2O2-,+HNE-,+or+tBH-treated+ARPE-19+cells.">Microarray analysis of H2O2-, HNE-, or tBH-treated ARPE-19 cells.</a> Free Radical Biology &amp; Medicine. 33 (10), 1419-1432 (2002).</li><li>Allen, R. G., Tresini, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidative+stress+and+gene+regulation.">Oxidative stress and gene regulation.</a> Free Radical Biology and Medicine. 28 (3), 463-499 (2000).</li><li>Tate, D. J., Miceli, M. V., Newsome, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phagocytosis+and+H2O2+induce+catalase+and+metallothionein+gene+expression+in+human+retinal+pigment+epithelial+cells.">Phagocytosis and H2O2 induce catalase and metallothionein gene expression in human retinal pigment epithelial cells.</a> Investigative Ophthalmology and Visual Science. 36 (7), 1271-1279 (1995).</li><li>Halliwell, B., Clement, M. V., Long, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+peroxide+in+the+human+body.">Hydrogen peroxide in the human body.</a> FEBS Letters. 486 (1), 10-13 (2000).</li><li>Giblin, F. J., McCready, J. P., Kodama, T., Reddy, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+direct+correlation+between+the+levels+of+ascorbic+acid+and+H2O2+in+aqueous+humor.">A direct correlation between the levels of ascorbic acid and H2O2 in aqueous humor.</a> Experimental Eye Research. 38, 87-93 (1984).</li><li>Geiger, R. C., Waters, C. M., Kamp, D. W., Glucksberg, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=KGF+prevents+oxygen-mediated+damage+in+ARPE-19+cells.">KGF prevents oxygen-mediated damage in ARPE-19 cells.</a> Investigative Ophthalmology and Visual Science. 46, 3435-3442 (2005).</li><li>Campochiaro, P. A., 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=Lentiviral+vector+gene+transfer+of+endostatin/angiostatin+for+macular+degeneration+(GEM)+study.">Lentiviral vector gene transfer of endostatin/angiostatin for macular degeneration (GEM) study.</a> Human Gene Therapy. 28, 99-111 (2017).</li><li>Chen, X. -. D., Su, M. -. Y., Chen, T. -. T., Hong, H. -. Y., Han, A. -. D., Li, W. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidative+stress+affects+retinal+pigment+epithelial+cell+survival+through+epidermal+growth+factor+receptor/AKT+signaling+pathway.">Oxidative stress affects retinal pigment epithelial cell survival through epidermal growth factor receptor/AKT signaling pathway.</a> International Journal of Ophthalmology. 10 (4), 507-514 (2017).</li><li>Tu, 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=Allicin+attenuates+H2O2+-+induced+cytotoxicity+in+retinal+pigmented+epithelial+cells+by+regulating+the+levels+of+reactive+oxygen+species.">Allicin attenuates H2O2 - induced cytotoxicity in retinal pigmented epithelial cells by regulating the levels of reactive oxygen species.</a> Molecular Medicine Reports. 13, 2320-2326 (2016).</li><li>Hao, Y., Liu, J., Wang, Z., Yu, L., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piceatannol+protects+human+retinal+pigment+epithelial+cells+against+hydrogen+peroxide+induced+oxidative+stress+and+apoptosis+through+modulating.">Piceatannol protects human retinal pigment epithelial cells against hydrogen peroxide induced oxidative stress and apoptosis through modulating.</a> Nutrients. 11, 1-13 (2019).</li><li>Ballinger, S. W., Van Houten, B., Conklin, C. A., Jin, G. F., Godley, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+peroxide+causes+significant+mitochondrial+DNA+damage+in+human+RPE+cells.">Hydrogen peroxide causes significant mitochondrial DNA damage in human RPE cells.</a> Experimental Eye Research. 68 (6), 765-772 (1999).</li><li>Ma, S., 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=Transgenic+overexpression+of+uncoupling+protein+2+attenuates+salt-induced+vascular+dysfunction+by+inhibition+of+oxidative+stress.">Transgenic overexpression of uncoupling protein 2 attenuates salt-induced vascular dysfunction by inhibition of oxidative stress.</a> American Journal of Hypertension. 27 (3), 345-354 (2014).</li><li>Johnen, S., 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=Sleeping+Beauty+transposon-mediated+transfection+of+retinal+and+iris+pigment+epithelial+cells.">Sleeping Beauty transposon-mediated transfection of retinal and iris pigment epithelial cells.</a> Investigative Ophthalmology and Visual Science. 53 (8), 4787-4796 (2012).</li><li>M&#225;t&#233;s, L., 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=Molecular+evolution+of+a+novel+hyperactive+Sleeping+Beauty+transposase+enables+robust+stable+gene+transfer+in+vertebrates.">Molecular evolution of a novel hyperactive Sleeping Beauty transposase enables robust stable gene transfer in vertebrates.</a> Nature Genetics. 41 (6), 753-761 (2009).</li><li>. Marienfeld Technical information Neubauer-improved Available from: <a target="_blank" href="https://www.marienfeld-superior.com/information-about-our-counting-chambers.html">https://www.marienfeld-superior.com/information-about-our-counting-chambers.html</a> (2020)</li><li>. Electron Microscopy Sciences. Neubauer Haemocytometry Available from: <a target="_blank" href="https://www.emsdiasum.com/microscopy/technical/datasheet/68052-14.aspx">https://www.emsdiasum.com/microscopy/technical/datasheet/68052-14.aspx</a> (2020)</li><li>Livak, K. J., Schmittgen, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+relative+gene+expression+data+using+real-time+quantitative+PCR+and+the+2^(-&#916;&#916;CT)+method.">Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2^(-&#916;&#916;CT) method.</a> Methods. 25 (4), 402-408 (2001).</li><li>Bascuas, T., 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=Non-virally+transfected+primary+human+pigment+epithelium+cells+overexpressing+the+oxidative+stress+reduction+factors+PEDF+and+GM-CSF+to+treat+retinal+neurodegeneration+neurodegenerationl.">Non-virally transfected primary human pigment epithelium cells overexpressing the oxidative stress reduction factors PEDF and GM-CSF to treat retinal neurodegeneration neurodegenerationl.</a> Human Gene Therapy. 30 (11), (2019).</li><li>Zhuge, C. C., 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=Fullerenol+protects+retinal+pigment+epithelial+cells+from+oxidative+stress-induced+premature+senescence+via+activating+SIRT1.">Fullerenol protects retinal pigment epithelial cells from oxidative stress-induced premature senescence via activating SIRT1.</a> Investigative Ophthalmology &amp; Visual Science. 55 (7), 4628-4638 (2014).</li><li>Kaczara, P., Sarna, T., Burke, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+H2O2+Availability+to+ARPE-19+cultures+in+models+of+oxidative+stress.">Dynamics of H2O2 Availability to ARPE-19 cultures in models of oxidative stress.</a> Free Radical Biology and Medicine. 48 (8), 1068-1070 (2010).</li><li>Gorrini, C., Harris, I. S., Mak, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+oxidative+stress+as+an+anticancer+strategy.">Modulation of oxidative stress as an anticancer strategy.</a> Nature Reviews Drug Discovery. 12, 931-947 (2013).</li><li>Wang, X., 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=PEDF+protects+human+retinal+pigment+epithelial+cells+against+oxidative+stress+via+upregulation+of+UCP2+expression.">PEDF protects human retinal pigment epithelial cells against oxidative stress via upregulation of UCP2 expression.</a> Molecular Medicine Reports. 19 (1), 59-74 (2019).</li><li>Donadelli, M., Dando, I., Fiorini, C., Palmieri, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UCP2,+a+mitochondrial+protein+regulated+at+multiple+levels.">UCP2, a mitochondrial protein regulated at multiple levels.</a> Cellular and Molecular Life Sciences. 71, 1171-1190 (2014).</li></ol>

Protokollet som presenteras här erbjuder ett tillvägagångssätt för att analysera den antioxidativa och skyddande funktionen av PEDF och GM-CSF produceras av transfected celler, som kan tillämpas på celler transfected med någon förmodad fördelaktig gen. I genterapeutiska strategier som har som mål att leverera proteiner till vävnad genom transplantation av genetiskt modifierade celler är det viktigt att få information om nivån av proteinuttryck, livslängden på uttrycket och effektiviteten hos det uttryckt...

Modellen som beskrivs här, erbjuder ett användbart tillvägagångssätt för att utvärdera effektiviteten avbiofarmaceutiska medel för att minska oxidativ stress i celler. Vi har använt modellen för att undersöka de skyddande effekterna av PEDF och GM-CSF på H2O2-medieradoxidativ stress på näthinnepigment epitelceller, som utsätts för höga nivåer av O2,och synligt ljus, och fagocytos av fotoreceptor yttre segmentmembran, vilket genererar betydande nivåer av reaktiva syrearter (ROS)1, 2. De anses vara en stor bidragsgivare till patogenesen vid avascular åldersrelaterad makuladegeneration (aAMD)3,4,5,6,7,8. Dessutom finns det en minskning av RPE-syntetiserade neuroprotektiva faktorer, särskilt pigmentepitetel-härledd faktor (PEDF), insulinliknande tillväxtfaktorer (IGF) och granulocyt makrofagkolonistimulerande faktor (GM-CSF) som leder till dysfunktion och förlust av RPE-celler, följt av fotoreceptor och retinal ganglion cell (RGC) död3,4,5 . AMD är en komplex sjukdom som är resultatet av interaktionen mellan metaboliska, funktionella, genetiska och miljömässiga faktorer4. Bristen på behandlingar för aAMD är den främsta orsaken till blindhet hos patienter äldre än 60 år i industrialiserade länder9,10. Rekonstitutionen av den neuroprotektiva och neurogena näthinnemiljön genom subretinal transplantation av genetiskt modifierade RPE-celler som överuttrycker PEDF och GM-CSF har potential att förhindra retinal degeneration genom att mildra effekterna av oxidativ stress, hämma inflammation och stödja cellöverlevnad11,12,13,14,15,16 . Även om det finns flera metoder för att leverera gener till celler, har vi valt det icke-virala hyperaktiva Törnrosa transposonsystemet för att leverera PEDF- och GM-CSF-generna till RPE-celler på grund av dess säkerhetsprofil, integreringen av generna i värdcellernas genom och dess benägenhet att integrera de levererade generna på icke-transkriptionellt aktiva platser som vi har visat tidigare17, 18,19.
Cellulär oxidativ stress kan induceras i celler som odlas in vitro av flera oxidativa medel, inklusive väteperoxid (H2O2),4-hydroynonenal (HNE), tertbutylhydroperoxid (tBH), höga syrespänningar och synligt ljus (fullt spektrum eller UV-bestrålning)20,21. Höga syrespänningar och ljus kräver särskild utrustning och förhållanden, vilket begränsar överförbarheten till andra system. Medel som H2O2, HNE och tBH inducera överlappande oxidativ stress molekylära och cellulära förändringar. Vi valde H2O2 för att testa antioxidantaktiviteten hos PEDF och GM-CSF eftersom det är bekvämt och biologiskt relevant eftersom det produceras av RPE-celler som en reaktiv syre mellanliggande under photoreceptor yttre segment fagocytos22 och det finns i okulär vävnader in vivo23. Eftersom oxidationen av glutation kan vara delvis ansvarig för produktionen av H2O2 i ögat, har vi analyserat nivåerna av GSH / glutation i våra studier, som är kopplade till H2O2-induceradoxidativ stress och den regenerativa kapaciteten hos celler21,22. Analysen av glutationen nivåer är särskilt relevant eftersom den deltar i de antioxidativa skyddsmekanismerna i ögat24. Exponering för H2O2 används ofta som modell för att undersöka den oxidativa stresskänsligheten och antioxidantaktiviteten hos RPE-cellerna1,25,26,27,28,29,30, och dessutom visar den likheter med ljusinducerade oxidativ stressskada, en "fysiologisk" källa till oxidativ stress21.
För att utvärdera funktionaliteten och effektiviteten av neuroprotektiva faktorer har vi utvecklat en in vitro-modell som gör det möjligt för analysen att kvantifiera den antioxidativa effekten av tillväxtfaktorer uttryckta av celler genetiskt modifierade för att överuttrycka PEDF och GM-CSF. Här visar vi att RPE-celler som transfekteras med generna för PEDF och GM-CSF är mer resistenta mot de skadliga effekterna av H2O2 än icke-transfekterade kontrollceller, vilket framgår av cellmorfologi, densitet, livskraft, intracellulär nivå av glutation och uttryck av UCP2-genen, som kodar för mitokondriellt frikoppling av protein 2 som har visat sig minska reaktiva syrearter (ROS)31.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>24-well plates</td>
			<td>Corning</td>
			<td>353047</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-well plates</td>
			<td>Greiner</td>
			<td>7657160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well culture plate white with clear flat bottom&#160;</td>
			<td>Costar</td>
			<td>3610</td>
			<td>Allows to check the cells before measuring the luminescence (GSH-Glo Assay)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plates</td>
			<td>Corning&#160;</td>
			<td>353072</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylamid 40%</td>
			<td>Biorad</td>
			<td>161-0144</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amphotericin B</td>
			<td>AMIMED</td>
			<td>4-05F00-H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody anti-GMCSF</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>PA5-24184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody anti-mouse IgG/IgA/IgM&#160;</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>P0260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody anti-PEDF&#160;</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology Inc</td>
			<td>sc-390172</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody anti-penta-His&#160;</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>34660</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody anti-phospho-Akt</td>
			<td>Cell Signaling Technology</td>
			<td>9271</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody anti-rabbit IgG H&#38;L-HRP</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab6721</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody donkey anti-rabbit Alexa Fluor 594&#160;</td>
			<td>ThermoFisher Scientific&#160;</td>
			<td>A11034</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody goat anti-mouse Alexa 488</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>A-11029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ARPE-19 cell line</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>CRL-2302</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A9418-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chamber culture glass slides</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354118</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CytoTox-Glo Cytotoxicity Assay&#160;</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G9291</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D9542-5MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM/Ham`s F12&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D8062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duo Set ELISA kit</td>
			<td>R&#38;D Systems&#160;</td>
			<td>DY215-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>78440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ELISAquant kit</td>
			<td>BioProducts MD</td>
			<td>PED613-10-Human</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eyes (human)</td>
			<td>Lions Gift of Sight Eye Bank (Saint Paul, MN)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS&#160;</td>
			<td>Brunschwig</td>
			<td>P40-37500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoromount Aqueous Mounting Medium</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F4680-25ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FLUOstar Omega plate reader&#160;</td>
			<td>BMG Labtech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism software (version 8.0)</td>
			<td>GraphPad Software, Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GSH-Glo Glutathione Assay</td>
			<td>Promega</td>
			<td>V6912</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hydrogen peroxide (H2O2)</td>
			<td>Merck</td>
			<td>107209</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ software (image processing program)</td>
			<td>W.S. Rasband, NIH, Bethesda, MD, USA; https://imagej.nih.gov/ij/; 1997&#8211;2014</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imidazol&#160;</td>
			<td>Axonlab</td>
			<td>A1378.0010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica DMI4000B microscope&#160;</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LightCycler 480 Instrument II&#160;</td>
			<td>Roche Molecular Systems</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LightCycler 480 SW1.5.1 software</td>
			<td>Roche Molecular Systems</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>71376-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4</td>
			<td>Axonlab</td>
			<td>3468.1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neon Transfection System&#160;</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>MPK5000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neon Transfection System 10 &#181;L Kit</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>MPK1096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neubauer chamber</td>
			<td>Marienfeld-superior</td>
			<td>640010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni-NTA superflow&#160;</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>30410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrocellulose&#160;</td>
			<td>VWR</td>
			<td>732-3197</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Omega Lum G Gel Imaging System</td>
			<td>Aplegen Life Science</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS 1X</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D8537</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P0781-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PerfeCTa SYBR Green FastMix</td>
			<td>Quantabio</td>
			<td>95072-012</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PFA&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>158127-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pierce BCA Protein Assay Kit&#160;</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>23227</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Primers&#160;</td>
			<td>Invitrogen&#160;</td>
			<td></td>
			<td>See Table 1 in Supplementary Materials</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pSB100X (250 ng/&#181;L)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>M&#225;t&#233;s et al., 2009. Provide by Prof. Zsuzsanna Izsvak</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pT2-CMV-GMCSF-His plasmid DNA (250 ng/&#181;L)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Constructed using the existing pT2-CMV-PEDF-EGFP plasmid reported in Johnen, S. et al. (2012) IOVS, 53 (8), 4787-4796.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pT2-CMV-PEDF-His plasmid DNA (250 ng/&#181;L)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Constructed using the existing pT2-CMV-PEDF-EGFP plasmid reported in Johnen, S. et al. (2012) IOVS, 53 (8), 4787-4796.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QIAamp DNA Mini Kit</td>
			<td>QIAGEN</td>
			<td>51304</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>recombinant hGM-CSF&#160;</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>100-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>recombinant hPEDF&#160;&#160;</td>
			<td>BioProductsMD</td>
			<td>004-096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ReliaPrep RNA Cell Miniprep System</td>
			<td>Promega</td>
			<td>Z6011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RIPA buffer</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>89901</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNase-free DNase Set</td>
			<td>QIAGEN</td>
			<td>79254</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNeasy Mini Kit</td>
			<td>QIAGEN</td>
			<td>74204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SDS</td>
			<td>Applichem</td>
			<td>A2572</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Semi-dry transfer system for WB&#160;</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SuperMix qScript</td>
			<td>Quantabio</td>
			<td>95048-025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-buffered saline (TBS)&#160;</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>15504020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A4975</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin/EDTA</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T4174</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween</td>
			<td>AppliChem&#160;</td>
			<td>A1390</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Urea</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>29700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WesternBright ECL HRP substrate</td>
			<td>Advansta</td>
			<td>K-12045-D50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whatman nitrocellulose membrane</td>
			<td>Chemie Brunschwig</td>
			<td>MNSC04530301</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

induction and analysis of oxidative stress in sleeping beauty transposon-transfected human retinal pigment epithelial cells

Oxidativ stress spelar en avgörande roll i flera degenerativa sjukdomar, inklusive åldersrelaterad makuladegeneration (AMD), en patologi som påverkar ~ 30 miljoner patienter över hela världen. Det leder till en minskning av retinal pigment epitel (RPE)-syntetiserade neuroprotektiva faktorer, t.ex. pigment epitel-härledda faktor (PEDF) och granulocyt-macrophage koloni-stimulerande faktor (GM-CSF), följt av förlust av RPE celler, och så småningom fotoreceptor och retinal ganglion cell (RGC) död. Vi t ställa hypotesen att rekonstitution av neuroprotektiva och neurogena retinal miljö genom subretinal transplantation av transretinal transplantation av transretinal transplantation av transfectederade RPE celler överuttryck PEDF och GM-CSF har potential att förhindra retinal degeneration genom att mildra effekterna av oxidativ stress, hämma inflammation och stödja cellen överlevnad. Med hjälp av Törnrosa transposon system (SB100X) mänskliga RPE celler har transfected med PEDF och GM-CSF gener och visat stabil genintegration, långsiktiga genuttryck och protein sekretor med qPCR, western blot, ELISA och immunofluorescens. För att bekräfta funktionaliteten och styrkan hos PEDF och GM-CSF utsöndras av de transfected RPE celler, har vi utvecklat en in vitro-analys för att kvantifiera minskningen av H2O2-induceradoxidativ stress på RPE celler i kultur. Cell skydd utvärderades genom att analysera cellen morfologi, densitet, intracellulär nivå av glutation, UCP2 genuttryck och cellen livskraft. Både transfected RPE-celler som överuttrycker PEDF och/eller GM-CSF och celler som inte är transfekterade men förbehandlade med PEDF och/eller GM-CSF (kommersiellt tillgängliga eller renade från transfekterade celler) visade betydande antioxidant cellskydd jämfört med icke-behandlade kontroller. Den nuvarande H2O2-modellenär ett enkelt och effektivt tillvägagångssätt för att utvärdera antioxidanteffekten av faktorer som kan vara effektiva för att behandla AMD eller liknande neurodegenerativa sjukdomar.

Induktion av oxidativ stress i humana Retinal Pigment Epitelialceller ARPE-19 och primära hRPE-celler behandlades med varierande koncentrationer av H2O2 för 24 h och den intracellulära nivån av antioxidanten glutationen kvantifierades(figur 2A,B). H2O2 vid 50 μM och 100 μM påverkade inte glutationsproduktionen, medan vid 350 μM signifikant minskning av glutation i ARPE-19...

Watch this Scientific Journal Video about Induction and Analysis of Oxidative Stress in Sleeping Beauty Transposon-Transfected Human Retinal Pigment Epithelial Cells at JoVE.com

Induction and Analysis of Oxidative Stress in Sleeping Beauty Transposon-Transfected Human Retinal Pigment Epithelial Cells

Vi presenterar ett protokoll för utveckling och användning av en oxidativ stressmodell genom att behandla retinal pigment epitelial celler med H2O2, analysera cell morfologi, livskraft, densitet, glutationen och UCP-2 nivå. Det är en användbar modell för att undersöka antioxidanteffekten av proteiner som utsöndras av transposon-transfekterade celler för att behandla neuroretinal degeneration.

Induktion och analys av oxidativ stress i Törnrosa Transposon-Transfected Human Retinal Pigment Epitelial Cells

Oxidative stress plays a critical role in several degenerative diseases, including age-related macular degeneration (AMD), a pathology that affects ~30 ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Induction and Analysis of Oxidative Stress in Sleeping Beauty Transposon-Transfected Human Retinal Pigment Epithelial Cells

Identification of Sleeping Beauty Transposon Insertions in Solid Tumors using Linker-mediated PCR

Identification of Sleeping Beauty Transposon Insertions in Solid Tumors using Linker-mediated PCR

Identifiering av<em&gt; Törnrosa</em&gt; Transposoninsättningar i solida tumörer med Linker-medierad PCR

Genomic, proteomic, transcriptomic, and epigenomic analyses of human tumors indicate that there are thousands of anomalies within each cancer genome ...

Transcriptomic Analysis of Human Retinal Surgical Specimens Using jouRNAl

Transcriptomic Analys av mänskliga Retinal Kirurgiska prover med tidning

Retinal detachment (RD) describes a separation of the neurosensory retina  from the retinal pigmented epithelium (RPE). The RPE is essential for normal  ...

Isolation, Cryopreservation and Culture of Human Amnion Epithelial Cells for Clinical Applications

Isolering, Frysförvaring och kultur för mänskliga amnion epitelceller för kliniska tillämpningar

Human amnion epithelial cells (hAECs) derived from term or pre-term amnion membranes have attracted attention from researchers and clinicians as a ...

Performing Subretinal Injections in Rodents to Deliver Retinal Pigment Epithelium Cells in Suspension

Utföra subretinal injektioner i Gnagare att leverera pigmentepitelet celler i suspension

The conversion of light into electrical impulses occurs in the outer retina and is accomplished largely by rod and cone photoreceptors and retinal pigment ...

Studying Pancreatic Cancer Stem Cell Characteristics for Developing New Treatment Strategies

Studera bukspottkörtelcancer Stem Cell egenskaper för att utveckla nya behandlingsstrategier

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) contains a subset of exclusively tumorigenic cancer stem cells (CSCs) which have been shown to drive tumor ...

A Step by Step Protocol for Subretinal Surgery in Rabbits

En steg för steg protokoll för subretinal kirurgi i kaniner

Age related macular degeneration (AMD), retinitis pigmentosa, and other RPE related diseases are the most common causes for irreversible loss of vision in ...

Depletion of Mouse Cells from Human Tumor Xenografts Significantly Improves Downstream Analysis of Target Cells

Utarmning av musceller från humana tumörxenotransplantat avsevärt förbättrar Nedströms analys av målceller

The use of in vitro cell line models for cancer research has been a useful tool. However, it has been shown that these models fail to reliably mimic ...

Induction of Accelerated Atherosclerosis in Mice: The "Wire-Injury" Model

Induktion av accelererad åderförkalkning hos möss: "Wire-skada" Modell

Atherosclerosis is a proliferative fibro-inflammatory disease developing in the arterial wall, inducing a deficient blood flow or a lack of blood flow. ...

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Fosfor-31-magnetisk resonansspektroskopi: ett verktyg för att mäta<em&gt; In Vivo</em&gt; Mitochondrial oxidativ fosforylering Kapacitet i human skelettmuskel

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo ...