RU2486603C1 - Method for simulating tissue structure of human retina - Google Patents
Method for simulating tissue structure of human retina Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486603C1 RU2486603C1 RU2012114183/14A RU2012114183A RU2486603C1 RU 2486603 C1 RU2486603 C1 RU 2486603C1 RU 2012114183/14 A RU2012114183/14 A RU 2012114183/14A RU 2012114183 A RU2012114183 A RU 2012114183A RU 2486603 C1 RU2486603 C1 RU 2486603C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cells
- retina
- cell
- retinal
- solution
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии, может быть использовано в тканевой инженерии и клеточной трансплантологии с целью получения тканевой структуры сетчатки для исследования клеточных и молекулярных механизмов регенерации сетчатки и тестирования лекарств in vitro, а также для восстановления сетчатки при различных нейродегенеративных заболеваниях.The invention relates to biotechnology, can be used in tissue engineering and cell transplantology in order to obtain the retinal tissue structure for the study of cellular and molecular mechanisms of retinal regeneration and in vitro drug testing, as well as for retinal restoration in various neurodegenerative diseases.
На сегодняшний день возрастная макулярная дегенерация (ВМД) - одно из самых распространенных и малоизученных заболеваний глаз, угрожающих значительным снижением зрения, слепотой и инвалидностью. ВМД характеризуется постепенным снижением центрального зрения у лиц старше 50-60 лет, приводящего к значительной потере зрения в пожилом возрасте. Существует две основные формы ВМД - «сухая» и «влажная». В 9 из 10 случаев ВМД встречается «сухая» форма. Она, как правило, характеризуется медленным прогрессирующим снижением зрения. «Влажная» форма ВМД развивается примерно в 1 из 10 случаев и может вызвать серьезную потерю зрения в довольно короткий промежуток времени - иногда за несколько месяцев. Лечение ВМД (макулодистрофии) остается актуальной проблемой современной офтальмологии.Today, age-related macular degeneration (AMD) is one of the most common and poorly studied eye diseases, threatening a significant decrease in vision, blindness and disability. AMD is characterized by a gradual decrease in central vision in people older than 50-60 years, leading to a significant loss of vision in old age. There are two main forms of AMD - “dry” and “wet”. In 9 out of 10 cases of AMD there is a "dry" form. It is usually characterized by a slow progressive decrease in vision. A “wet” form of AMD develops in about 1 out of 10 cases and can cause serious loss of vision in a fairly short period of time - sometimes over several months. Treatment of AMD (macular degeneration) remains an urgent problem in modern ophthalmology.
Известен способ лечения «влажной» формы возрастной макулярной дегенерации, включающий интравитреальное введение препарата Авастин [Э.В.Бойко, О.В.Филохина, С.В.Сосновский и др. Первый опыт применения препарата Авастин в лечении влажной формы возрастной макулярной дегенерации, Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2007. Сборник научных статей по материалам научно-практической конференции (Москва, 23 марта 2007 г.) под редакцией Х.П.Тахчиди. Москва, 2007 г., С.54-58]. Препарат Авастин представляет собой рекомбинантное моноклональное антитело, которое селективно связывается с биологически активным фактором роста эндотелия сосудов (VEGF) и нейтрализует его, ингибируя взаимодействие VEGF с его рецепторами на поверхности эндотелиальных клеток, что приводит к снижению роста новообразованных сосудов. Недостатком способа является непродолжительность действия, что требует повторных инъекций препарата.A known method of treating a “wet” form of age-related macular degeneration, including intravitreal administration of the drug Avastin [E.V. Boyko, O.V. Filokhina, S.V. Sosnovsky and others. The first experience of using Avastin in the treatment of the wet form of age-related macular degeneration, Modern Technologies for the Treatment of Vitreoretinal Pathology - 2007. Collection of scientific articles based on materials of a scientific and practical conference (Moscow, March 23, 2007) edited by H.P. Takhchidi. Moscow, 2007, S. 54-58]. Avastin is a recombinant monoclonal antibody that selectively binds to and neutralizes biologically active vascular endothelial growth factor (VEGF), inhibiting the interaction of VEGF with its receptors on the surface of endothelial cells, which leads to a decrease in the growth of newly formed vessels. The disadvantage of this method is the short duration of action, which requires repeated injections of the drug.
Известен способ лечения возрастной макулярной дегенерации сетчатки, по которому выполняют частичную витрэктомию премакулярного отдела стекловидного тела, индуцируют отслойку задней гиалоидной мембраны без ее удаления и в сформировавшееся ретрогиалоидное пространство вводят препарат Авастин [патент RU №2368359, МПК A61F 9/00].There is a method of treating age-related macular degeneration of the retina, according to which a partial vitrectomy of the premacular part of the vitreous body is performed, detachment of the posterior hyaloid membrane is induced without its removal, and Avastin is injected into the formed retrogyaloid space [patent RU No. 2368359, IPC A61F 9/00].
Известен способ лечения возрастной макулярной дегенерации сетчатки [патент RU №2408335, МПК A61F 9/00]. Способ включает лазерное воздействие и введение ретиналамина, представляющего собой лиофилизат, полученный путем уксуснокислой экстракции из сетчатки глаза крупного рогатого скота или свиней, содержащий комплекс низкомолекулярных пептидов.There is a method of treating age-related macular degeneration of the retina [RU patent No. 2408335, IPC A61F 9/00]. The method includes laser exposure and the administration of retinalamine, which is a lyophilisate obtained by acetic acid extraction from the retina of cattle or pigs, containing a complex of low molecular weight peptides.
Однако все эти методы лечения направлены только на поддержание зрения и предотвращение его ухудшения.However, all these treatment methods are aimed only at maintaining vision and preventing its deterioration.
Достижения клеточной биологии в конце XX века стали основой для разработки биомедицинских технологий. Они позволили использовать культивируемые клетки человека в медицине для восстановления структурной и функциональной активности поврежденных тканей в ситуациях, где традиционные методы лечения малоэффективны или бессильны.The achievements of cell biology at the end of the 20th century became the basis for the development of biomedical technologies. They allowed the use of cultured human cells in medicine to restore the structural and functional activity of damaged tissues in situations where traditional methods of treatment are ineffective or powerless.
Известен способ лечения «сухой» формы возрастной макулярной дегенерации сетчатки, по которому макулярную область сетчатки облучают низкоинтенсивным лазерным излучением и через 3 часа проводят внутривенное введение аутологичных культивированных мезенхимальных стволовых клеток костного мозга пациента [патент RU 2333737, МПК A61F 9/00].There is a method of treating a “dry” form of age-related macular degeneration of the retina, in which the macular region of the retina is irradiated with low-intensity laser radiation and after 3 hours, autologous cultured mesenchymal stem cells of the bone marrow of the patient are intravenously administered [patent RU 2333737, IPC A61F 9/00].
Известен способ лечения «сухой» формы возрастной макулярной дегенерации сетчатки [патент RU 2375016, МПК A61F 9/00]. Способ заключается в интравитреальном введении взвеси аутологичных культивированных мезенхимальных стволовых клеток собственного костного мозга пациента.A known method of treating a “dry” form of age-related macular degeneration of the retina [patent RU 2375016, IPC A61F 9/00]. The method consists in intravitreal administration of a suspension of autologous cultured mesenchymal stem cells of a patient’s own bone marrow.
Считается, что клетки предшественники, выделенные вне сетчатки и трансплантированные путем системного введения или инъекции субретинально или в полость стекловидного тела взрослого глаза, могут интегрироваться в сетчатку и тем самым улучшать ее функцию.It is believed that precursor cells isolated outside the retina and transplanted by systemic injection or injection subretinally or into the vitreous cavity of the adult eye can integrate into the retina and thereby improve its function.
Однако недостатком известных способов является то, что полученные результаты в основном неоднозначны, маргинальны или негативны и указывают, что простые трансплантации взрослых не ретинальных предшественников в патологически измененную сетчатку не способны приводить к существенным долговременным клиническим улучшениям.However, the disadvantage of the known methods is that the results obtained are mostly ambiguous, marginal or negative and indicate that simple transplantation of adult non-retinal precursors into a pathologically modified retina is not capable of leading to significant long-term clinical improvements.
В качестве лечебной терапии в последнее десятилетие интенсивно исследуется идея трансплантирования здоровых клеток ретинального пигментного эпителия (РПЭ) [Sommer F. Hyalocytes in Tissue Engineering First Steps Towards a Cell-based Vitreous Substitute, Dissertation, 2006, p.14-15]. Попытки использовать слои клеток РПЭ без какого-нибудь поддерживающего матрикса связаны с некоторыми недостатками. Во-первых, более трудно управлять клетками в течение трансплантации [Lu L., Nyalakonda К., Kam L., Bizios R., Goepferich A., Mikos A.G. Retinal pigment epithelial cell adhesion on novel micropatterned surfaces fabricated from synthetic biodegradable polymers // Biomaterials. - 2001. - Vol.22. - P.291-297]. В дополнении неспецифическая ферментативная обработка (например, использование трипсина/ЭДТА) культивированных слоев РПЭ приводит к существенному снижению метаболизма ретиноидов [Recum Н.А., Okano Т., Kim S.W., Bernstein P.S. Maintenance of retinoid metabolism in human retinal pigment epithelium cell culture // Exp. Eye Res. - 1999. - Vol.69. - Р.97-107].In the last decade, the idea of transplanting healthy cells of retinal pigment epithelium (RPE) has been intensively studied as therapeutic therapy [Sommer F. Hyalocytes in Tissue Engineering First Steps Towards a Cell-based Vitreous Substitute, Dissertation, 2006, p.14-15]. Attempts to use RPE cell layers without any supporting matrix are associated with several drawbacks. First, it is more difficult to control cells during transplantation [Lu L., Nyalakonda K., Kam L., Bizios R., Goepferich A., Mikos A.G. Retinal pigment epithelial cell adhesion on novel micropatterned surfaces fabricated from synthetic biodegradable polymers // Biomaterials. - 2001. - Vol.22. - P.291-297]. In addition, non-specific enzymatic treatment (for example, the use of trypsin / EDTA) of cultured RPE layers leads to a significant decrease in retinoid metabolism [Recum N.A., Okano T., Kim S.W., Bernstein P.S. Maintenance of retinoid metabolism in human retinal pigment epithelium cell culture // Exp. Eye Res. - 1999 .-- Vol.69. - P.97-107].
Одним из направлений биотехнологии, которое занимается созданием биологических заместителей тканей и органов, является тканевая инженерия. Тканевая инженерия - создание новых тканей и органов для терапевтической реконструкции поврежденного органа посредством доставки в нужную область опорных структур, клеток, молекулярных и механических сигналов для регенерации. На первом этапе создания тканеинженерной конструкции отбирают собственный или донорский клеточный материал (биопсия или аутопсия), выделяют тканеспецифичные клетки и культивируют их.One of the areas of biotechnology, which is engaged in the creation of biological substitutes for tissues and organs, is tissue engineering. Tissue engineering - the creation of new tissues and organs for the therapeutic reconstruction of a damaged organ by delivering support structures, cells, molecular and mechanical signals for regeneration to the desired area. At the first stage of creating a tissue engineering construct, we select our own or donor cell material (biopsy or autopsy), select tissue-specific cells and cultivate them.
Одной из центральных задач по лечению патологически измененной сетчатки является идентификация оптимального типа клеток, чтобы активно управлять репаративной функцией сетчатки. Идеальным типом клеток должны быть клетки, полностью детерминированные к судьбе клеток сетчатки и еще сохраняющие способность к экспансии in vivo или in vitro. Кроме того, важна для интересующего типа клеток способность дифференцироваться в функциональную специализированную ткань. Так как эпителиальные клетки обычно не выживают в суспензии, клетки РПЭ должны прикрепляться к поверхности для того чтобы избежать апоптоз [Tezel Т.Н., Del Priore L.V. Reattachment to a substrate prevents apoptosis of human retinal pigment epithelium // Graefes. Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. - 1997. - Vol.235. - Р.41-47].One of the central tasks in the treatment of pathologically altered retinas is the identification of the optimal cell type in order to actively control the reparative function of the retina. The ideal cell type should be cells that are completely determined by the fate of retinal cells and still retain the ability to expand in vivo or in vitro. In addition, the ability to differentiate into functional specialized tissue is important for the type of cell of interest. Since epithelial cells usually do not survive in suspension, RPE cells must attach to the surface in order to avoid apoptosis [Tezel TN, Del Priore L.V. Reattachment to a substrate prevents apoptosis of human retinal pigment epithelium // Graefes. Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. - 1997 .-- Vol. 235. - R.41-47].
Поэтому в состав тканеинженерной конструкции, или трансплантата, кроме культуры клеток входит специальный носитель (матрица). Матрицы могут быть выполнены из различных биосовместимых материалов. Клетки полученной культуры наносятся на матрицу, после чего такая трехмерная структура переносится в биореактор с питательной средой, где инкубируется в течение определенного времени. При формировании сложных пространственных структур необходим специальный матрикс, повторяющий форму восстанавливаемой ткани. Биоматериалы, используемые для получения матриц, должны быть биологически инертными и после перенесения в организм обеспечивать локализацию нанесенного на них клеточного материала в определенном месте. Для создания тканей и органов применяются синтетические материалы, материалы на основе природных полимеров (хитозан, альгинат, коллаген), а также биокомпозитные материалы. Одними из первых в тканевой инженерии стали применяться биодеградируемые синтетические биоматериалы на основе полимеров органических кислот, например молочной (PLA, полилактат) и гликолевой (PGA, полигликолид). Матрицы на основе органических кислот легли в основу создания таких органов и тканей, как кожа, кость, хрящ, сухожилие, мышцы (поперечно-полосатая, гладкая и сердечная), тонкая кишка и др.Therefore, in addition to cell culture, a tissue-engineering construct or transplant includes a special carrier (matrix). Matrices can be made of various biocompatible materials. The cells of the obtained culture are applied to the matrix, after which such a three-dimensional structure is transferred to a bioreactor with a nutrient medium, where it is incubated for a certain time. When forming complex spatial structures, a special matrix is required that repeats the shape of the tissue being restored. The biomaterials used to obtain the matrices must be biologically inert and, after being transferred to the body, must ensure the localization of the cellular material applied to them in a specific place. To create tissues and organs, synthetic materials, materials based on natural polymers (chitosan, alginate, collagen), as well as biocomposite materials are used. Biodegradable synthetic biomaterials based on polymers of organic acids, for example, lactic (PLA, polylactate) and glycolic (PGA, polyglycolide), were one of the first in tissue engineering. Matrices based on organic acids formed the basis for the creation of such organs and tissues as skin, bone, cartilage, tendon, muscles (striated, smooth and cardiac), small intestine, etc.
Группа исследователей под руководством A.G.Mikos предложила использовать биодеградируемые полимерные пленки как временные субстраты для культивируемых клеток РПЭ и последующую трансплантацию этих полимер-клеточных комплексов в субретинальное пространство. Однако культивированные клетки РПЭ на этих пленках, сделанных из комбинации молочной и гликолевой кислоты (PLGA), теряли свою характерную кубическую морфологию в течение 7 дней культивирования [Thomson R.C., Giordano G. G., Collier J.H., Ishaug S.L., Mikos A.G., Lahiri-Munir D., Garcia C.A. Manufacture and characterization of poly(alpha-hydroxy ester) thin films as temporary substrates for retinal pigment epithelium cells // Biomaterials. - 1996. - Vol.17. - P.321-327].A group of researchers led by A.G. Mikos proposed the use of biodegradable polymer films as temporary substrates for cultured RPE cells and the subsequent transplantation of these polymer-cell complexes into the subretinal space. However, cultured RPE cells on these films made from a combination of lactic and glycolic acid (PLGA) lost their characteristic cubic morphology during 7 days of cultivation [Thomson RC, Giordano GG, Collier JH, Ishaug SL, Mikos AG, Lahiri-Munir D. , Garcia CA Manufacture and characterization of poly (alpha-hydroxy ester) thin films as temporary substrates for retinal pigment epithelium cells // Biomaterials. - 1996 .-- Vol.17. - P.321-327].
Для того чтобы сохранить нормальную морфологию и функцию клеток РПЭ in vitro исследователи разработали новый деградируемый микросубстрат из PLGA и блокатор кополимеров из полиэтиленгликоля (PEG) и PLA, используя микроконтактную печать. Поверхности этой пленки, состоящие из адгезивного (PLGA) и неадгезивного (PEG/PLGA) доменов, позволяли клеткам прикрепляться и распространяться, и разрешали поддерживать дифференцированный клеточный фенотип в течение 8-часового периода исследования. Полимерный субстрат должен был облегчить обращение с клетками в течение трансплантации и обеспечить корректную ориентацию трансплантата в субретинальном пространстве [Lu L., Kam L., Hasenbein М., Nyalakonda К., Bizios R., Goepferich A., Young J.F., Mikos A.G. Retinal pigment epithelial cell function on substrates with chemically micropatterned surfaces // Biomaterials. - 1999. - Vol.20. - Р.2351-2361]. Хотя PLA и PLGA являются биодеградируемыми, у этих материалов имеются недостатки: изменение pH окружающих тканей при расщеплении в организме и недостаточная механическая прочность, что не позволяет использовать их как универсальный материал для матриц и подложек.In order to maintain the normal morphology and function of RPE cells in vitro, the researchers developed a new degradable microsubstrate from PLGA and a copolymer blocker made of polyethylene glycol (PEG) and PLA using microcontact printing. The surfaces of this film, consisting of adhesive (PLGA) and non-adhesive (PEG / PLGA) domains, allowed the cells to adhere and spread, and were allowed to maintain a differentiated cell phenotype for an 8-hour study period. The polymer substrate was supposed to facilitate cell handling during transplantation and ensure the correct orientation of the transplant in the subretinal space [Lu L., Kam L., Hasenbein M., Nyalakonda K., Bizios R., Goepferich A., Young J.F., Mikos A.G. Retinal pigment epithelial cell function on substrates with chemically micropatterned surfaces // Biomaterials. - 1999 .-- Vol.20. - R.2351-2361]. Although PLA and PLGA are biodegradable, these materials have disadvantages: a change in the pH of the surrounding tissues during cleavage in the body and insufficient mechanical strength, which makes it impossible to use them as a universal material for matrices and substrates.
Известно использование амниотических мембран, которые модулируют пролиферацию и дифференцировку клеток РПЭ в культуре [Ohno-Matsui К., Ichinose S., Nakahama К., Yoshida Т., Kojima A., Mochizuki М., Morita I. The effects of amniotic membrane on retinal pigment epithelial cell differentiation // Mol. Vis. - 2005. - Vol.11. - P.1-10]. Амниотические мембраны при трансплантации действуют как соответствующий субстрат для эпителизации и получили широкое использование в офтальмологии для лечения персистирующих эпителиальных дефектов [Dua H.S. Amniotic membrane transplantation // Br. J. Ophthalmol. - 1999. - Vol.83. - Р.748-752]. В работе [Stanzel B.V., Espana E.M., Grueterich M., Kawakita T., Parel J.M., Tseng S.C., Binder S. Amniotic membrane maintains the phenotype of rabbit retinal pigment epithelial cells in culture // Exp. Eye Res. - 2005. - Vol.80. - P.103-112.] было показано, что лишенные эпителия амниотические мембраны повышают образование монослоя из РПЭ с плотными контактами. Их рекомендовали использовать как матрикс, содержащий базальную мембрану, для того чтобы облегчить трансплантацию РПЭ при лечении ВМД.It is known to use amniotic membranes that modulate the proliferation and differentiation of RPE cells in culture [Ohno-Matsui K., Ichinose S., Nakahama K., Yoshida T., Kojima A., Mochizuki M., Morita I. The effects of amniotic membrane on retinal pigment epithelial cell differentiation // Mol. Vis - 2005 .-- Vol.11. - P.1-10]. During transplantation, amniotic membranes act as an appropriate substrate for epithelization and have been widely used in ophthalmology for the treatment of persistent epithelial defects [Dua H.S. Amniotic membrane transplantation // Br. J. Ophthalmol. - 1999. - Vol. 83. - R.748-752]. [Stanzel B.V., Espana E.M., Grueterich M., Kawakita T., Parel J.M., Tseng S.C., Binder S. Amniotic membrane maintains the phenotype of rabbit retinal pigment epithelial cells in culture // Exp. Eye Res. - 2005. - Vol.80. - P.103-112.] It was shown that amniotic membranes deprived of the epithelium increase the formation of a monolayer from RPE with tight contacts. They were recommended to be used as a matrix containing a basement membrane in order to facilitate the transplantation of RPE in the treatment of AMD.
Изоляция клеток РПЭ с использованием ферментов (таких как коллагеназа 3 типа/гиалуронидаза) и последующее пассирование на термически чувствительной поверхности является подходящим методом для того, чтобы сохранить метаболическую активность культивированных клеток РПЭ для трансплантации [von Recum Н.А., Okano Т., Kim S.W., Bernstein P.S. Maintenance of retinoid metabolism in human retinal pigment epithelium cell culture // Exp. Eye Res. - 1999. - Vol.69. - Р.97-107].Isolation of RPE cells using enzymes (such as
Белки внеклеточного матрикса, в том числе коллагеновые структуры успешно используются в качестве подложки для культивирования. Однако создать искусственную объемную конструкцию из коллагена, повторяющую структуру любого органа, в том числе и сетчатки глаза, не представляется возможным.Extracellular matrix proteins, including collagen structures, are successfully used as a substrate for cultivation. However, it is not possible to create an artificial volumetric design from collagen that repeats the structure of any organ, including the retina.
Это обстоятельство инициировало исследования, направленные на разработку способа, позволяющего получать децеллюлированные матриксы органов с сохранением их пространственной организации. Технология, предусматривающая девитализацию ткани аллографта длительной мягкой обработкой растворами детергентов, приводит к разрушению всех клеточных элементов донора, оставляя неизменным соединительнотканный остов органа. Ацеллюлярность полученного каркаса обеспечивает его неиммуногенность, а остутствие поперечных сшивок не препятствует заселению его клетками реципиента. Кроме того, пространственные особенности подложки и химический состав матрикса служат дополнительными стимулами для их поддержания пролиферации, самоорганизации и выполнения дифференцировочных функций. Трехмерные модели (3D матрикс), представляющие собой тканеинженерные конструкции, на сегодняшний день являются наилучшими моделями для оценки поведения и дифференцировки предетерминированных клеток.This circumstance initiated studies aimed at developing a method that allows one to obtain decellular organ matrices while maintaining their spatial organization. The technology, which provides for the devitalization of allograft tissue by prolonged soft treatment with detergent solutions, leads to the destruction of all cellular elements of the donor, leaving the connective tissue skeleton of the organ unchanged. The acellularity of the resulting framework ensures its non-immunogenicity, and the absence of cross-linking does not prevent its colonization by the recipient's cells. In addition, the spatial features of the substrate and the chemical composition of the matrix serve as additional stimuli for their maintenance of proliferation, self-organization, and differentiation functions. Three-dimensional models (3D matrix), which are tissue-engineering structures, are by far the best models for assessing the behavior and differentiation of predetermined cells.
Известен способ получения соединительнотканного каркаса кровеносного сосуда. Способ позволяет эффективно отмывать клетки сосуда без повреждения коллагеновых и эластических волокон [Егорова М.В., Роговская Ю.В., Иванов А.В., Андреев С.Л., Ахмедов Ш.Д., Афанасьев С.А., Экономичная технология получения бесклеточной матрицы артериального сосуда животных и человека, Клеточные технологии в биологии и медицине, №2, 2011, с.110-113].A known method of obtaining a connective tissue skeleton of a blood vessel. The method allows you to effectively wash the cells of the vessel without damaging collagen and elastic fibers [Egorova MV, Rogovskaya Yu.V., Ivanov AV, Andreev S.L., Akhmedov Sh.D., Afanasyev S.A., Economical technology for producing a cell-free matrix of the arterial vessel of animals and humans, Cellular technologies in biology and medicine, No. 2, 2011, p.110-113].
Известен метод экстракции клеточных компонентов из тканей тела и структур, которые должны быть использованы как материал для имплантации. Децеллюляризация улучшает биосовместимость и уменьшает иммунологическую реакцию против тканевого трансплантата [заявка GB №2375771, МПК A61L 27/26].A known method for the extraction of cellular components from body tissues and structures that should be used as material for implantation. Decellularization improves biocompatibility and reduces the immunological response against tissue transplant [application GB No. 2375771, IPC A61L 27/26].
Известен способ совмещения культивированных остеогенных клеток и трехмерного материала-носителя путем иммобилизации клеток на поверхности материала-носителя (деминерализованный костный матрикс). Изобретение обеспечивает получение тканеинженерного эквивалента кости, включающего полноценное совмещение предифференцированных в условиях in vitro остеогенных клеток и трехмерного материала-носителя, изготовленного из деминерализованного костного матрикса [патент RU №2414916, МПК A61K 35/32].A known method of combining cultured osteogenic cells and a three-dimensional carrier material by immobilizing cells on the surface of the carrier material (demineralized bone matrix). The invention provides a tissue-engineering equivalent of bone, including the full combination of osteogenic cells differentiated in vitro and a three-dimensional carrier material made from demineralized bone matrix [RU patent No. 2414916, IPC A61K 35/32].
Известна гелевая модель внеклеточного матрикса для изучения развития и дифференцировки эмбриональных СК (ЭСК) in vitro и метод для изучения механизмов развития ЭСК [заявка CN №101711890, МПК A61L 27/38]. В заявке описана трехмерная модель дифференцировки и развития ЭСК, внедрение ЭСК в эту модель в различной клеточной плотности, обнаружение феномена образования эмбриоидных телец.A known gel model of the extracellular matrix for studying the development and differentiation of embryonic SC (ESCs) in vitro and a method for studying the mechanisms of development of ESCs [CN application No. 101711890, IPC A61L 27/38]. The application describes a three-dimensional model of differentiation and development of ESCs, the introduction of ESCs into this model in different cell densities, and the detection of the phenomenon of formation of embryoid bodies.
Учитывая ключевую роль РПЭ в сохранности и жизнеспособности всей сетчатки, пересадка РПЭ может решить проблему ВМД.Given the key role of RPE in the preservation and viability of the entire retina, transplantation of RPE can solve the problem of AMD.
Чтобы выяснить биологическую сложность органогенеза сетчатки и ее все увеличивающееся пересечение с регенеративной функцией сетчатки, а также для решения целесообразности внедрения в клиническую практику клеточных трансплантатов на основе клеток РПЭ, необходимы новые модельные системы, в которых могут быть проанализированы индивидуальные вариации типов клеток предшественников, в том числе культивированных клеток РПЭ, сигналы внеклеточного матрикса, двух- и трехмерные структуры и тканевая функция в отношении их эффектов на глобальную физиологическую функцию интактного органа. В частности необходимо разработать способ моделирования репаративной функции сетчатки для оценки поведения и дифференцировки культивируемых клеток РПЭ при проведении доклинических исследований.To find out the biological complexity of the retinal organogenesis and its increasing intersection with the regenerative function of the retina, as well as to decide the feasibility of introducing into the clinical practice of cell transplants based on RPE cells, new model systems are needed that can be used to analyze individual variations of precursor cell types, including the number of cultured RPE cells, extracellular matrix signals, two- and three-dimensional structures, and tissue function with respect to their effects on the global the physiological function of the intact organ. In particular, it is necessary to develop a method for modeling the reparative function of the retina to assess the behavior and differentiation of cultured RPE cells during preclinical studies.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа моделирования тканевой структуры сетчатки глаза человека.The problem to which the invention is directed, is to develop a method for modeling the tissue structure of the retina of the human eye.
Техническим результатом изобретения является создание ex vivo трехмерной модели культуры клеток РПЭ с заданными параметрами количества, плотности и тканевой дифференцировки на биологически инертном матриксе, не ухудшающем рост и дифференцировку клеточной культуры.The technical result of the invention is the creation of an ex vivo three-dimensional model of RPE cell culture with predetermined parameters of quantity, density and tissue differentiation on a biologically inert matrix that does not impair cell culture growth and differentiation.
Для решения поставленной задачи способ моделирования тканевой структуры сетчатки глаза человека путем колонизирования бесклеточного каркаса сетчатки глаза клетками ретинального пигментного эпителия заключается в том, что бесклеточный каркас сетчатки глаза получают девитализирующей обработкой сетчатки из энуклиированного при аутопсии глазного яблока путем последовательного промывания его в спиртовом растворе при концентрации 70% и в холодном растворе Хэнкса с антибиотиками, удаления по зубчатой линии переднего сегмента глазного яблока, отделения стекловидного тела и нейральной сетчатки от ретинального пигментного эпителия и выделения сетчатки, подрезая ее в области зрительного нерва, выделенную сетчатку для девитализирующей обработки помещают в 10-15 мл 10 мМ ЭДТА в среде DMEM на 20 часов при температуре 4°C, затем обрабатывают 3% раствором Тритона X-100 в течение 2 часов при температуре 4°C и отмывают в дистиллированной воде, далее сетчатку последовательно помещают в 0,025% раствор ДНазы I в 1 М растворе NaCl на 1 час при температуре 4°C и в 4% дезоксихолат натрия на 1-2 часа при температуре 22°C и затем отмывают в дистиллированной воде для удаления детергента и клеточного дебриса, глазную чашу наполняют холодным раствором Хэнкса с ЭДТА и через 15-30 мин собирают клетки нативного ретинального пигментного эпителия, часть собранных клеток переносят в лизирующий раствор TRI®-Reagent из расчета 1 мл раствора на 50-100 мг ткани, пипетируют до гомогенного состояния раствора и лизат клеток нативного ретинального пигментного эпителия инкубируют 5-7 мин при температуре 22°C, другую часть собранных клеток переносят в стерильную среду для выделения, состоящую из питательной среды DMEM/F12 (1:1), дополненной 15% эмбриональной телячьей сывороткой, 2 мМ L-глутамина и антибиотиками и центрифугируют в течение 5-7 мин при 600-800 об/мин, затем клетки ресуспендируют в полной культуральной среде, состоящей из питательной среды DMEM/F12 (1:1), дополненной 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина, 1%-ного раствора заменимых аминокислот, 1%-ного раствора нейральной добавки N2, 20 нг/мл основного фактора роста фибробластов и антибиотиков, и после пипетирования распределяют в культуральных флаконах без покрытия и культивируют при температуре 37°C и 5% CO2, через 5-7 суток проводят первую смену среды и продолжают культивировать со сменой среды через 2-3 суток до достижения клетками конфлюэнтного монослоя и образования первичной культуры, затем проводят пассирование клеток первичной культуры, используя раствор трипсина-версена (1:3), далее клетки помещают в культуральные флаконы и в слайд-камеры в плотности 1 - 2×104 кл./см2 и культивируют, культивированные в культуральных флаконах клетки 1-5 пассажа в виде адгезивных монослойных культур, коммитированные в нейральном направлении, снимают с культуральной поверхности раствором трипсина-версена (1:3) и в виде суспензии культивированных клеток ретинального пигментного эпителия направляют на колонизирование бесклеточного каркаса сетчатки, причем бесклеточный каркас сетчатки перед колонизированием промывают в питательной культуральной среде DMEM/F12 (1:1) с антибиотиками, переносят в слайд-камеру и заливают полной культуральной средой, а колонизирование бесклеточного каркаса сетчатки глаза осуществляют посредством диффузионного осаждения суспензии культивированных клеток ретинального пигментного эпителия в плотности 4 - 5,5×104 кл./см2 в полной культуральной среде того же состава и культивирования при температуре 37°C и 5% CO2, со сменой среды через 2-3 суток до колонизирования культивированными клетками бесклеточного каркаса сетчатки и формирования монослоя клеток на его поверхности с получением тканевой структуры сетчатки глаза, которую направляют на изучение локализации культивируемых клеток и на иммуногистохимическую (ИГХ) оценку потенциала дифференцировки культивируемых клеток в бесклеточном каркасе сетчатки глаза.To solve this problem, a method for modeling the tissue structure of the human retina by colonizing the acellular retinal skeleton with retinal pigment epithelium cells is that the cell-free retinal skeleton is obtained by devitalizing the retina from an eyeball enucleated by autopsy by sequentially washing it in an alcohol solution at a concentration of 70 % and in a cold solution of Hanks with antibiotics, removal along the dentate line of the anterior segment of the eye block, separating the vitreous body and the neural retina from the retinal pigment epithelium and isolating the retina, cutting it in the optic nerve, the isolated retina for devitalizing treatment is placed in 10-15 ml of 10 mm EDTA in DMEM for 20 hours at 4 ° C, then treated with a 3% solution of Triton X-100 for 2 hours at 4 ° C and washed in distilled water, then the retina is sequentially placed in a 0.025% solution of DNase I in 1 M NaCl solution for 1 hour at 4 ° C and 4% sodium deoxycholate for 1-2 hours at tamper ature 22 ° C and then washed in distilled water to remove detergent and cell debris, the eye cup is filled with cold Hanks solution with EDTA and after 15-30 minutes the cells of the native retinal pigment epithelium are collected, part of the collected cells are transferred to TRI®-Reagent lysis solution from calculation of 1 ml of solution per 50-100 mg of tissue, pipette to a homogeneous solution and the lysate of cells of the native retinal pigment epithelium is incubated for 5-7 minutes at a temperature of 22 ° C, another part of the collected cells is transferred to a sterile medium for population consisting of DMEM / F12 nutrient medium (1: 1) supplemented with 15% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine and antibiotics and centrifuged for 5-7 min at 600-800 rpm, then the cells are resuspended in full culture medium consisting of DMEM / F12 nutrient medium (1: 1) supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 1% non-essential amino acid solution, 1% N2 neural supplement solution, 20 ng / ml the main growth factor for fibroblasts and antibiotics, and after pipetting, they are distributed in culture bottles without h cover and cultivate at a temperature of 37 ° C and 5% CO 2 , after 5-7 days carry out the first change of medium and continue to cultivate with a change of medium after 2-3 days until the cells reach a confluent monolayer and form a primary culture, then passaging of primary cells culture using a solution of trypsin-versene (1: 3), then the cells are placed in culture bottles and in slide chambers at a density of 1 - 2 × 10 4 cells / cm 2 and cultured in cells of culture bottles 1-5 passage in adhesive monolayer cultures, commits Neural directions are removed from the culture surface with trypsin-versene solution (1: 3) and, in the form of a suspension of cultured retinal pigment epithelial cells, sent to colonize the cell-free retinal scaffold, and the cell-free retinal scaffold is washed in DMEM / F12 culture medium before colonization (1 : 1) with antibiotics, transferred to a slide chamber and filled with a complete culture medium, and the colonization of the acellular skeleton of the retina is carried out by diffusion deposition eniya suspension of cultured retinal pigment epithelial cells in a density of 4 -. 5,5 × April 10 cells / cm 2 in complete culture medium of the same composition, and culturing at a temperature of 37 ° C and 5% CO 2 with medium change after 2-3 days before the cultured cells colonize the acellular skeleton of the retina and form a monolayer of cells on its surface to obtain the tissue structure of the retina of the eye, which is sent to study the localization of cultured cells and to an immunohistochemical (IHC) assessment of the stump differentiation potential iruemyh cells in cell-free frame of the retina.
В частном варианте для изучения локализации культивируемых клеток проводят окрашивание ядер клеток витальным красителем Hoechst 33342 для люминесцентной микроскопии.In a particular embodiment, to study the localization of cultured cells, the nuclei of the cells are stained with
В другом частном варианте для изучения локализации культивируемых клеток колонизированный клетками бесклеточный каркас сетчатки через 12-25 суток фиксируют 4% параформальдегидом, промывают его в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7.4), проводят по спиртам с восходящей концентрацией 70, 96 и 100%-ный спирт, заливают в парафин, изготавливают гистологические срезы и окрашивают гематоксилином и эозином для световой микроскопии.In another particular embodiment, to study the localization of cultured cells, the cell-free cell-free retinal framework is fixed with 4% paraformaldehyde after 12-25 days, washed with phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.4), and carried out with alcohols with an ascending concentration of 70, 96 and 100% -th alcohol, poured into paraffin, made histological sections and stained with hematoxylin and eosin for light microscopy.
В другом частном варианте ИГХ оценку потенциала дифференцировки культивируемых клеток в бесклеточном каркасе сетчатки проводят методом иммунопероксидазного окрашивания, используя мышиные моноклональные антитела к CD31, CD34, тирозиназе, СК7, СК8, СК18, СК19, виментину, GFAP, S100 и NSE.In another particular variant of IHC, the differentiation potential of cultured cells in the acellular skeleton of the retina is assessed by immunoperoxidase staining using murine monoclonal antibodies to CD31, CD34, tyrosinase, CK7, CK8, CK18, CK19, vimentin, GFAP, S100 and NSE.
В другом частном варианте используют антибиотики пенициллин-стрептомицин в стандартной концентрации - пенициллин 100 Ед./мл и стрептомицин 100 мкг/мл.In another particular embodiment, penicillin-streptomycin antibiotics are used in standard concentrations - penicillin 100 U / ml and
В другом частном варианте бесклеточный каркас сетчатки глаза после удаления детергента и клеточного дебриса помещают в питательную культуральную среду DMEM/F12 с антибиотиками при температуре 4-8°C на хранение в течение 2-20 суток до фиксации 4% параформальдегидом или колонизирования культвированными клетками.In another particular embodiment, the cell-free retinal framework after removal of detergent and cell debris is placed in antibiotic culture medium DMEM / F12 at a temperature of 4-8 ° C for 2-20 days until fixation with 4% paraformaldehyde or colonization by cultured cells.
В другом частном варианте фиксированный бесклеточный каркас сетчатки промывают в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7.4), проводят по спиртам с восходящей концентрацией 70, 96 и 100%-ный спирт, заливают в парафин, изготавливают гистологические срезы, которые монтируют на предметные стекла и окрашивают гематоксилином и эозином для контроля адекватности девитализирующей обработки с помощью световой и/или люминесцентной микроскопии.In another particular embodiment, the fixed acellular skeleton of the retina is washed in phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.4), carried out with alcohols with an ascending concentration of 70, 96 and 100% alcohol, embedded in paraffin, and histological sections are made that are mounted on glass slides and stained with hematoxylin and eosin to control the adequacy of the devitalizing treatment using light and / or luminescent microscopy.
В другом частном варианте после инкубирования лизат клеток нативного ретинального пигментного эпителия хранят при температуре минус 20°C до проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР) - ПЦР оценки.In another particular embodiment, after incubation, the lysate of the cells of the native retinal pigment epithelium is stored at a temperature of minus 20 ° C until the polymerase chain reaction (PCR) - PCR evaluation.
В другом частном варианте клетки первичной культуры и культивированные клетки 1-5 пассажа направляют для проведения ПЦР оценки.In another particular embodiment, primary culture cells and cultured cells of passage 1-5 are sent for PCR evaluation.
В другом частном варианте для проведения ПЦР оценки определяют уровень экспрессии генов, кодирующих транскрипционные факторы Oct4 (POU5F1), Nanog, Рах6 и маркеры дифференцировки Musashi 1, β tubulin III, RPE65 выделением тотальной РНК и синтеза кДНК, при этом уровень экспрессии генов оценивают по интенсивности свечения полос, полученных при электрофоретическом разделении ПЦР-продуктов в 1%-ном агарозном геле на анализаторе гелей.In another particular embodiment, for the PCR evaluation, the level of expression of genes encoding transcription factors Oct4 (POU5F1), Nanog, Pax6 and
В другом частном варианте культивирование клеток в слайд-камерах проводят в 1-, 2-, 4- или 8-луночных слайд-камерах, через 2-3 суток, при достижении клетками субконфлюэнтного слоя, их фиксируют охлажденным ацетоном и направляют на ИГХ оценку потенциала дифференцировки клеток.In another particular embodiment, cell cultivation in slide chambers is carried out in 1-, 2-, 4- or 8-well slide chambers, after 2-3 days, when the cells reach a subconfluent layer, they are fixed with chilled acetone and sent to the IHC for potential assessment differentiation of cells.
В другом частном варианте ИГХ оценку потенциала дифференцировки культивированных клеток осуществляют методами иммунопероксидазного и иммунофлуоресцентного окрашивания, используя первичные мышиные моноклональные и кроличьи поликлональные антитела, Рах6, Sox2, виментин, Nestin, β tubulin III, nNOS, тирозин гидроксилаза, NF 68 and 200 kDa, GFAP, CNPase, Iba, N-cadherin, Коннексин-43, RPE65, CRALBP, Recoverin, PanCK, Macrophage antigen, Фибронектин, Factor Von Willebrand, Ki67, а также полимер из набора EnVision™, конъюгированный с пероксидазой хрена, (Dako, Дания) или вторичные антитела: набор SFX с антителами козы против мыши, меченные Alexa Fluor® 488, антитела против иммуноглобулинов кролика, конъюгированные с флуорохромом Texas Red, разведенные в 0,1%-ном растворе бычьего сывороточного альбумина.In another particular embodiment, the IHC assesses the differentiation potential of cultured cells by immunoperoxidase and immunofluorescence staining using primary mouse monoclonal and rabbit polyclonal antibodies, Pax6, Sox2, vimentin, Nestin, β tubulin III, nNOS, tyrosine hydroxylase,
В другом частном варианте бесклеточный каркас сетчатки глаза, перенесенный в слайд-камеру, заливают полной культуральной средой, состоящей из питательной среды DMEM/F12 (1:1), дополненной 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина, 1%-ным раствором заменимых аминокислот, 1%-ным раствором нейральной добавки N2, 20 нг/мл основного фактора роста фибробластов и антибиотиками.In another particular embodiment, the cell-free retinal skeleton transferred to the slide chamber is filled with a complete culture medium consisting of DMEM / F12 culture medium (1: 1) supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 1% a solution of interchangeable amino acids, 1% solution of a neural additive N2, 20 ng / ml of the main fibroblast growth factor and antibiotics.
В другом частном варианте бесклеточный каркас сетчатки глаза, перенесенный в слайд-камеру, заливают полной культуральной средой, состоящей из питательной среды DMEM/F12 (1:1), дополненной 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина и антибиотиками, и помещают в CO2-инкубатор, имеющий температуру 37°C, 5% CO2 в воздухе для уравновешивания pH среды.In another particular embodiment, the acellular retinal skeleton transferred to the slide chamber is filled with a complete culture medium consisting of DMEM / F12 culture medium (1: 1), supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine and antibiotics, and placed in a CO 2 incubator having a temperature of 37 ° C, 5% CO 2 in air to balance the pH of the medium.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется на следующих фигурах.The invention is illustrated in the following figures.
На фиг.1 представлена схема моделирования тканевой структуры сетчатки глаза человека.Figure 1 presents a simulation circuit of the tissue structure of the retina of the human eye.
На фиг.2 представлен гистологический препарат нейральной части сетчатки глаза взрослого человека в тесной связи со стекловидным телом, фиксация 4% параформальдегидом, парафиновый срез (контроль). Окраска гематоксилином и эозином, масштабное увеличение Х200.Figure 2 presents the histological preparation of the neural part of the retina of an adult eye in close connection with the vitreous body, fixation with 4% paraformaldehyde, paraffin section (control). Stained with hematoxylin and eosin, a large-scale increase in X200.
А - поперечный срез,A is a cross section
Б - продольный срез.B is a longitudinal section.
На фиг.3 представлена бесклеточная сетчатка глаза взрослого человека непосредственно после девитализирующей обработки, фазовый контраст.Figure 3 presents the cell-free retina of an adult eye immediately after devitalizing treatment, phase contrast.
А - масштабное увеличение Х40,A - large-scale increase in X40,
Б - масштабное увеличение Х200.B - large-scale increase in X200.
На фиг.4 представлена бесклеточная сетчатка глаза взрослого человека на границе с бесклеточным каркасом стекловидного тела, парафиновый срез. Окраска гематоксилином и эозином, масштабное увеличение Х400.Figure 4 presents the acellular retina of an adult eye at the border with the acellular skeleton of the vitreous body, paraffin section. Stained with hematoxylin and eosin, a large-scale increase in X400.
А - через 2 суток после девитализирующей обработки,A - 2 days after devitalizing treatment,
Б-Г - через 20 суток после девитализирующей обработки.G-D - 20 days after devitalizing treatment.
На фиг.5 представлена культура клеток ретинального пигментного эпителия глаза взрослого человека 2-го пассажа. Иммунопероксидазное окрашивание, ядра докрашены гематоксилином. Масштабное увеличение Х200.Figure 5 presents the cell culture of the retinal pigment epithelium of the eye of an adult 2nd passage. Immunoperoxidase staining, nuclei stained with hematoxylin. Large-scale increase in X200.
А - маркер Nestin - коричневое окрашивание,A - Nestin marker - brown staining,
Б - маркер β tubulin III - коричневое окрашивание,B - marker β tubulin III - brown staining,
В - маркер NF 68 and 200 kDa - коричневое окрашивание.B -
На фиг.6 представлена культура клеток ретинального пигментного эпителия глаза взрослого человека 2-го пассажа. Иммунофлуоресцентное исследование, ядра окрашены DAPI (синее свечение). Масштабная линейка 200 µm.Figure 6 presents the cell culture of the retinal pigment epithelium of the eye of an adult of the 2nd passage. Immunofluorescence study, nuclei stained with DAPI (blue glow).
А - маркер nNOS - красное свечение,A - marker nNOS - red glow,
Б - маркер GFAP - красное свечение,B - marker GFAP - red glow,
В - маркер CNPase - зеленое свечение.In - marker CNPase - green glow.
На фиг.7 представлены результаты ПЦР-анализа, иллюстрирующие характер экспрессии генов RPE65, Oct4, Nanog, Musashi 1, Рах6, β Tubulin III в первичных (ПК) и пассируемых (Р1-Р4) адгезивных клеточных культурах ретинального пигментного эпителия глаза взрослого человека, а также в контролях - в клеточной культуре постнатальных фибробластов (К) и нативном ретинальном пигментном эпителии (Н). В качестве гена для нормировки использован RPL19.Figure 7 presents the results of PCR analysis, illustrating the expression pattern of genes RPE65, Oct4, Nanog,
На фиг.8-10 представлена колонизация бесклеточной сетчатки и бесклеточного каркаса стекловидного тела глаза взрослого человека аутологичными клетками ретинального пигментного эпителия 2-го пассажа.On Fig-10 presents the colonization of the acellular retina and the acellular skeleton of the vitreous body of an adult eye with autologous cells of the retinal pigment epithelium of the 2nd passage.
На фиг.8 на 7-е сутки, фазовый контраст.On Fig on the 7th day, phase contrast.
А - скопления округлых клеток на поверхности бесклеточного каркаса сетчатки, масштабное увеличение X100,A - clusters of rounded cells on the surface of the acellular skeleton of the retina, large-scale increase in X100,
Б - округлые образования, соединенные между собой клетками вытянутой формы, масштабное увеличение Х200.B - rounded formations interconnected by elongated cells, a large-scale increase in X200.
На фиг.9 - на 7-е сутки, фазовый контраст.In Fig.9 - on the 7th day, phase contrast.
А - округлые образования, соединенные между собой клетками вытянутой формы, масштабное увеличение X100,A - rounded formations interconnected by elongated cells, a large-scale increase in X100,
Б - две субпопуляции, масштабное увеличение X100.B - two subpopulations, a large-scale increase in X100.
На фиг.10 - на 12-е сутки, монослой клеток ретинального пигментного эпителия на поверхности бесклеточного каркаса сетчатки глаза, фазовый контраст, масштабное увеличение X100.Figure 10 - on the 12th day, a monolayer of retinal pigment epithelial cells on the surface of the acellular skeleton of the retina, phase contrast, large-scale increase in X100.
На фиг.11 - на 12-е сутки, ядра клеток ретинального пигментного эпителия, образующих монослой на поверхности бесклеточного каркаса сетчатки глаза, окрашены витальным ядерным красителем Hoechst 33342, люминесцентная микроскопия, масштабное увеличение X100.11 - on the 12th day, the nuclei of the cells of the retinal pigment epithelium, forming a monolayer on the surface of the acellular skeleton of the retina, are stained with vital
На фиг.12-16 представлены гистологические срезы бесклеточного каркаса сетчатки глаза взрослого человека, интимно связанного с бесклеточным каркасом стекловидного тела; бесклеточные каркасы колонизированы аутологичными клетками ретинального пигментного эпителия 2-го пассажа, окраска гематоксилином и эозином.On Fig-16 presents histological sections of a cell-free skeleton of the retina of an adult, intimately associated with a cell-free skeleton of the vitreous body; cell-free scaffolds are colonized by autologous cells of the retinal pigment epithelium of the 2nd passage, stained with hematoxylin and eosin.
На фиг.12 представленоOn Fig presents
А - конгломераты клеток ретинального пигментного эпителия округлой формы на каркасе стекловидного тела, квадратом выделен фрагмент с одним из клеточных конгломератов, масштабное увеличение Х40,A - conglomerates of cells of the retinal pigment epithelium of a rounded shape on the vitreous skeleton, a fragment with one of the cell conglomerates, a large-scale increase in X40
Б - увеличение фрагмента, масштабное увеличение Х400.B - fragment increase, large-scale increase in X400.
На фиг.13 - клетки ретинального пигментного эпителия заселили всю внутреннюю пограничную мембрану сетчатки глаза, граничащую с задней гиалоидной мембраной стекловидного тела, масштабное увеличение X100.In Fig.13 - the cells of the retinal pigment epithelium populated the entire inner border membrane of the retina bordering the posterior hyaloid membrane of the vitreous, a large-scale increase in X100.
На фиг.14 - монослой кубовидной формы клеток ретинального пигментного эпителия, плотно прилежащих друг к другу; видна миграция клеток в каркас стекловидного тела, масштабное увеличение Х400.On Fig - a monolayer of a cuboid shape of the cells of the retinal pigment epithelium, tightly adjacent to each other; visible migration of cells into the vitreous skeleton, a large-scale increase in X400.
На фиг.15 - клетки ретинального пигментного эпителия уплощенной формы, заселивших внутреннюю пограничную мембрану сетчатки глаза, прилежащей к задней гиалоидной мембране стекловидного тела, масштабное увеличение Х400.On Fig - cells of the retinal pigment epithelium of a flattened shape, populated the inner border membrane of the retina adjacent to the posterior hyaloid membrane of the vitreous body, a large-scale increase in X400.
На фиг.16 - конгломерат клеток ретинального пигментного эпителия на поверхности каркаса стекловидного тела, масштабное увеличение Х200.In Fig.16 - conglomerate of cells of the retinal pigment epithelium on the surface of the vitreous skeleton, a large-scale increase in X200.
На фиг.17-28 представлен бесклеточный каркас сетчатки глаза взрослого человека, интимно связанный с бесклеточным каркасом стекловидного тела; бесклеточные каркасы колонизированы аутологичными клетками ретинального пигментного эпителия 2-го пассажа. Иммунопероксидазное окрашивание на серийных парафиновых срезах.On Fig-28 presents the acellular cell structure of the retina of an adult, intimately associated with the cell-free framework of the vitreous body; cell-free scaffolds are colonized by autologous cells of the retinal pigment epithelium of the 2nd passage. Immunoperoxidase staining on serial paraffin sections.
На фиг.17 - без первичных антител (контроль), масштабное увеличение Х200.On Fig - without primary antibodies (control), a large-scale increase in X200.
На фиг.18 - негативное окрашивание на маркер эндотелиальных клеток CD31.On Fig - negative staining for marker endothelial cells CD31.
А - на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки глаза, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, масштабное увеличение Х200,A - on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X200,
Б - в клеточных конгломератах, располагающихся на бесклеточном каркасе стекловидного тела, масштабное увеличение Х200.B - in cell conglomerates located on the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X200.
На фиг.19 - негативное окрашивание на маркер эндотелиальных клеток CD34.On Fig - negative staining for endothelial cell marker CD34.
А - на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки глаза, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, масштабное увеличение Х400,A - on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X400,
Б - на поверхности бесклеточной сетчатки глаза и в клеточных конгломератах, масштабное увеличение X100.B - on the surface of the acellular retina and in cell conglomerates, a large-scale increase in X100.
На фиг.20 - негативное окрашивание на маркер клеток, синтезирующих меланин, тирозиназу.On Fig - negative staining for marker cells synthesizing melanin, tyrosinase.
А - на поверхности бесклеточной сетчатки, масштабное увеличение Х200,A - on the surface of the acellular retina, a large-scale increase in X200,
Б - в клеточных конгломератах, располагающихся на бесклеточном каркасе стекловидного тела, масштабное увеличение Х200.B - in cell conglomerates located on the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X200.
На фиг.21 - коричневое (позитивное) окрашивание дедифференцированных клеток ретинального пигментного эпителия на маркер эпителия СК7.On Fig - brown (positive) staining of dedifferentiated cells of the retinal pigment epithelium on the marker of the SK7 epithelium.
А - на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки глаза, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, масштабное увеличение Х200,A - on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X200,
Б - на поверхности бесклеточной сетчатки глаза и в клеточных конгломератах, масштабное увеличение Х200.B - on the surface of the acellular retina and in cell conglomerates, a large-scale increase in X200.
На фиг.22 - коричневое (позитивное) окрашивание мигрирующих клеток ретинального пигментного эпителия на маркер эпителия СК19.On Fig - brown (positive) staining of migrating cells of the retinal pigment epithelium on the epithelial marker SK19.
А - на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, масштабное увеличение X100,A - on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X100,
Б - на поверхности бесклеточной сетчатки глаза в клеточных конгломератах, масштабное увеличение Х200.B - on the surface of the acellular retina in cell conglomerates, a large-scale increase in X200.
На фиг.23 - коричневое (позитивное) окрашивание дифференцированных клеток ретинального пигментного эпителия на маркер эпителия СК8.In Fig.23 - brown (positive) staining of differentiated cells of the retinal pigment epithelium on the marker of the SK8 epithelium.
А - на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки глаза, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, масштабное увеличение Х200,A - on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X200
Б - на поверхности бесклеточной сетчатки глаза в клеточных конгломератах, масштабное увеличение Х400.B - on the surface of the acellular retina in cell conglomerates, a large-scale increase in X400.
На фиг.24 - коричневое (позитивное) окрашивание дифференцированных клеток ретинального пигментного эпителия на маркер эпителия СК18.On Fig - brown (positive) staining of differentiated cells of the retinal pigment epithelium on the epithelial marker SK18.
А - на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки глаза, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, масштабное увеличение X100,A - on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X100
Б, В, Г - на поверхности бесклеточной сетчатки глаза и в клеточных конгломератах, масштабное увеличение Х200.B, C, D - on the surface of the acellular retina and in cell conglomerates, a large-scale increase in X200.
На фиг.25 - коричневое (позитивное) окрашивание на маркер глиальных клеток виментин.On Fig - brown (positive) staining for glime cell marker vimentin.
А - на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки глаза, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, масштабное увеличение Х200,A - on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X200,
Б - на поверхности бесклеточной сетчатки глаза, масштабное увеличение Х200.B - on the surface of the acellular retina, a large-scale increase in X200.
На фиг.26 - коричневое (позитивное) окрашивание на маркер дифференцированных глиальных клеток S100.On Fig - brown (positive) staining for marker differentiated glial cells S100.
А - на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки глаза, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, масштабное увеличение Х200,A - on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X200,
Б - на поверхности бесклеточной сетчатки глаза и в клеточных конгломератах, масштабное увеличение Х40.B - on the surface of the acellular retina and in cell conglomerates, a large-scale increase in X40.
На фиг.27 - коричневое (позитивное) окрашивание на нейрональный маркер NSE.On Fig - brown (positive) staining for the neural marker NSE.
А - на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки глаза, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, масштабное увеличение Х200,A - on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, a large-scale increase in X200,
Б - на поверхности бесклеточной сетчатки глаза и в клеточных конгломератах, масштабное увеличение Х40.B - on the surface of the acellular retina and in cell conglomerates, a large-scale increase in X40.
На фиг.28 - окрашивание на маркер глиальных клеток GFAP.On Fig - staining for a marker of glial cells GFAP.
A, Б - негативное окрашивание в клетках ретинального пигментного эпителия, располагающихся на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, масштабное увеличение Х200,A, B - negative staining in the cells of the retinal pigment epithelium, located on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, large-scale increase in X200,
B, Г - негативное окрашивание в клетках ретинального пигментного эпителия, располагающихся на поверхности внутренней пограничной мембраны бесклеточной сетчатки глаза, граничащей с бесклеточным каркасом стекловидного тела, и коричневое (позитивное) окрашивание в бесклеточном каркасе сетчатки (в виде сети), масштабное увеличение Х200,B, D - negative staining in the cells of the retinal pigment epithelium located on the surface of the inner border membrane of the acellular retina bordering the acellular skeleton of the vitreous body, and brown (positive) staining in the acellular skeleton of the retina (in the form of a network), large-scale increase in X200,
Д - коричневое (позитивное) окрашивание в отдельных клеточных конгломератах, масштабное увеличение X100,D - brown (positive) staining in individual cell conglomerates, large-scale increase in X100,
Е - коричневое (позитивное) окрашивание в отдельных клеточных конгломератах, масштабное увеличение Х400.E - brown (positive) staining in individual cell conglomerates, large-scale increase in X400.
На фигурах показано:The figures show:
1 - гиалоидная строма стекловидного тела;1 - hyaloid stroma of the vitreous body;
2 - нейральная сетчатка;2 - neural retina;
3 - соединение внутренней пограничной мембраны сетчатки с задней гиалоидной мембраной стекловидного тела;3 - connection of the inner border membrane of the retina with the posterior hyaloid membrane of the vitreous body;
4 - сосудистый каркас;4 - vascular framework;
5 - каркас нейральной части сетчатки, состоящий из базальных мембран клеток Мюллера;5 - skeleton of the neural part of the retina, consisting of the basement membranes of Mueller cells;
6 - каркас стекловидного тела;6 - vitreous frame;
7 - внутренняя пограничная мембрана сетчатки;7 - the inner border membrane of the retina;
8 - субпопуляция клеток ретинального пигментного эпителия, прикрепленная к поверхности бесклеточного каркаса сетчатки;8 - a subpopulation of cells of the retinal pigment epithelium attached to the surface of the acellular skeleton of the retina;
9 - субпопуляция клеток ретинального пигментного эпителия, распластанная на поверхности культурального пластика и образовавшая монослой;9 - a subpopulation of cells of the retinal pigment epithelium, spread on the surface of the culture plastic and formed a monolayer;
10 - монослой кубовидной формы клеток, плотно прилежащих друг к другу;10 - a monolayer of cuboid shape of cells closely adjacent to each other;
11 - слой клеток уплощенной формы.11 - a layer of cells of a flattened shape.
Моделирование тканевой структуры сетчатки глаза человека (трехмерной модели) осуществляли по схеме, представленной на фиг.1.Modeling of the tissue structure of the retina of the human eye (three-dimensional model) was carried out according to the scheme shown in figure 1.
Получение бесклеточного каркаса сетчатки из трупного материала осуществляли путем очищения ее от функционирующих клеток (девитализирующей обработкой).Obtaining a cell-free retinal framework from cadaveric material was carried out by purifying it from functioning cells (devitalizing treatment).
Глазные яблоки взрослого человека энуклиировали при аутопсии, освобождали от окружающих тканей и промывали один раз в 70%-ном спирте и 3 раза в холодном растворе Хэнкса с антибиотиками в стандартной концентрации - пенициллин 100 Ед./мл и стрептомицин 100 мкг/мл. Передний сегмент глазного яблока удаляли круговым разрезом позади зубчатой линии, которая хорошо определялась при обычном освещении, как граница между темным и светлым участками. Стекловидное тело и нейральную сетчатку отделяли от ретинального пигментного эпителия (РПЭ) и выделяли, подрезая нейральную сетчатку в области зрительного нерва.Adult eyeballs were enucleated by autopsy, freed from surrounding tissues and washed once in 70% alcohol and 3 times in cold Hanks solution with antibiotics in standard concentration -
Выделенную сетчатку обрабатывали по методике Carlson [Carlson Е.С. 1989. Fenestrated subendothelial basement membranes in human retinal capillaries. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 30 (9): 1923-1932]. Сетчатку целиком помещали в 10-15 мл 10 мМ ЭДТА в среде DMEM на 20 часов при температуре 4°C. Затем сетчатку обрабатывали 3% раствором Тритона Х-100 в течение 2 часов при температуре 4°C, несколько (3-4) раз отмывали в дистиллированной воде. Далее ее последовательно помещали в 0,025% раствор ДНазы I в 1 М растворе NaCl на 1 час при 4°C, затем в 4% дезоксихолат натрия на 1-2 часа при температуре 22°C и затем помещали несколько (3-5) раз в дистиллированную воду для того, чтобы удалить детергент и клеточный дебрис.The isolated retina was processed according to the Carlson method [Carlson E.S. 1989. Fenestrated subendothelial basement membranes in human retinal capillaries. Invest. Ophthalmol. Vis Sci. 30 (9): 1923-1932]. The entire retina was placed in 10-15 ml of 10 mM EDTA in DMEM for 20 hours at 4 ° C. Then the retina was treated with 3% Triton X-100 solution for 2 hours at 4 ° C, washed several (3-4) times in distilled water. Then it was successively placed in a 0.025% solution of DNase I in a 1 M NaCl solution for 1 hour at 4 ° C, then in 4% sodium deoxycholate for 1-2 hours at a temperature of 22 ° C and then placed several (3-5) times in distilled water in order to remove detergent and cell debris.
Все растворы были предварительно стерилизованы через 0,22 мкм фильтр.All solutions were pre-sterilized through a 0.22 μm filter.
Наблюдение за сетчаткой проводили с помощью инвертированного микроскопа Olympus СКХ31 (Япония), а фотографирование с помощью камеры Olympus DP70 (Япония).The retina was monitored using an Olympus SKX31 inverted microscope (Japan), and photographing with an Olympus DP70 camera (Japan).
После последовательной обработки детергентами и ДНазой сетчатка уменьшалась в размере и при исследовании с помощью фазово-контрастной микроскопии представляла собой бесклеточный каркас, состоящий из волокон внеклеточного матрикса, компонентов внутренней пограничной мембраны сетчатки (коллагеновых фибрилл и базальных мембран Мюллеровских клеток) и базальных мембран капилляров.After sequential treatment with detergents and DNase, the retina was reduced in size and, when examined using phase contrast microscopy, it was a cell-free framework consisting of extracellular matrix fibers, components of the inner boundary membrane of the retina (collagen fibrils and basement membranes of Mueller cells) and basement membranes of capillaries.
Бесклеточный каркас сетчатки после отмывания в дистиллированной воде для удаления детергента и клеточного дебриса помещали в питательную культуральную среду DMEM/F12 с антибиотиками при температуре 4-8°C на хранение в течение 2-20 суток до фиксации 4% параформальдегидом или колонизирования культивированными клетками.The cell-free retina framework, after washing in distilled water to remove detergent and cell debris, was placed in antibiotic culture medium DMEM / F12 at a temperature of 4-8 ° C for 2-20 days until fixation with 4% paraformaldehyde or colonization with cultured cells.
Фиксированный бесклеточный каркас сетчатки промывали в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7.4), проводили по спиртам с восходящей концентрацией 70, 96 и 100%-ный спирт, заливали в парафин, изготавливали гистологические срезы, которые монтировали на предметные стекла и окрашивали гематоксилином и эозином для контроля адекватности девитализирующей обработки с помощью световой и/или люминесцентной микроскопии.The fixed acellular skeleton of the retina was washed in phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.4), carried out with alcohols with an ascending concentration of 70, 96 and 100% alcohol, embedded in paraffin, made histological sections, which were mounted on glass slides and stained with hematoxylin and eosin to control the adequacy of devitalizing treatment using light and / or luminescent microscopy.
Получение нативного РПЭ.Getting native RPE.
Для получения нативного РПЭ глазную чашу глазного яблока после извлечения нейральной сетчатки наполняли холодным раствором Хэнкса с ЭДТА и спустя 15-30 мин начинали процесс сбора клеток нативного РПЭ. В течение всей процедуры глазные чаши находились на льду в растворе Хэнкса. Контролируя процесс под бинокулярной лупой, наконечником 200 мкл проводили по слою и одновременно засасывали клетки, отделившиеся от мембраны Бруха.To obtain a native RPE, the eyeball of the eyeball after filling the neural retina was filled with cold Hanks solution with EDTA and after 15-30 minutes the process of collecting cells of the native RPE was started. Throughout the procedure, the eye cups were on ice in a Hanks solution. Controlling the process under a binocular magnifier, 200 μl of the tip was carried out along the layer and at the same time the cells separated from the Bruch membrane were aspirated.
Часть клеток РПЭ переносили в стерильные пробирки, убирали надосадочную жидкость и заливали лизирующим раствором TRI®-Reagent (Sigma, США) из расчета 1 мл раствора TRI®-Reagent на 50-100 мг ткани, пипетировали до гомогенного состояния раствора, лизат инкубировали 5 мин при температуре 22°C, а затем переносили в стерильные пробирки и хранили при температуре минус 20°C до проведения молекулярного анализа выделения тотальной РНК и синтеза кДНК (ПЦР оценка).A part of RPE cells was transferred into sterile tubes, the supernatant was removed and filled with TRI®-Reagent lysis solution (Sigma, USA) at the rate of 1 ml of TRI®-Reagent solution per 50-100 mg of tissue, pipetted to a homogeneous solution, and the lysate was incubated for 5 min at a temperature of 22 ° C, and then transferred to sterile tubes and stored at a temperature of minus 20 ° C until molecular analysis of total RNA isolation and cDNA synthesis was performed (PCR assessment).
Другую часть клеток РПЭ направляли на получение культур клеток.Another part of the RPE cells was sent to obtain cell cultures.
Получение культур клеток РПЭ.Obtaining cell cultures of RPE.
Для культивирования клетки РПЭ переносили в стерильную среду для выделения следующего состава: питательная среда DMEM/F12 (1:1), дополненная 15% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина и антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации, и центрифугировали в течение 5-7 мин при 600-800 об/мин. Далее клетки РПЭ ресуспендировали в полной культуральной среде, следующего состава: питательная среда DMEM/F12 (1:1), дополненная 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина, 1%-ным раствором заменимых аминокислот, 1%-ным раствором нейральной добавки N2 (Gibco, Invitrogen, США), 20 нг/мл основного фактора роста фибробластов (оФРФ) и антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации, затем после мягкого пипетирования равномерно распределяли в культуральных флаконах площадью 25 см2 без покрытия (Greiner, Германия) и культивировали при температуре 37°C и 5% CO2. Спустя 5-7 суток проводили первую смену среды и продолжали культивировать со сменой среды через 2-3 суток до достижения клетками конфлюэнтного монослоя и образования первичной культуры.For cultivation, RPE cells were transferred to a sterile medium to isolate the following composition: DMEM / F12 medium (1: 1) supplemented with 15% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine and antibiotics penicillin-streptomycin at standard concentration, and centrifuged for 5 -7 min at 600-800 rpm Next, RPE cells were resuspended in a complete culture medium, of the following composition: DMEM / F12 nutrient medium (1: 1), supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 1% essential amino acid solution, 1% neural solution N2 additives (Gibco, Invitrogen, USA), 20 ng / ml of the main fibroblast growth factor (RPF) and antibiotics penicillin-streptomycin in standard concentration, then, after soft pipetting, they were evenly distributed in 25 cm 2 uncoated culture bottles (Greiner, Germany) and cultivated at 37 ° C and 5% CO 2 . After 5-7 days, the first change of medium was carried out and continued to cultivate with a change of medium after 2-3 days until the cells reached a confluent monolayer and the formation of the primary culture.
Далее проводили пассирование конфлюэнтных первичных культур клеток, используя раствор трипсина - версена (1:3). Клетки культивировали в плотности 1 - 2×104 кл./см2 в полной культуральной среде, следующего состава: питательная среда DMEM/F12 (1:1), дополненная 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина, 1%-ным раствором заменимых аминокислот, 1%-ным раствором нейральной добавки N2 (Gibco, Invitrogen, США), 20 нг/мл основного фактора роста фибробластов (оФРФ) и антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации. Культивирование проводили во флаконах и в 2 или 4-луночных слайд-камерах для культур клеток (BD Falcon™, BD Biosciences, США). Слайд-камера представляла собой предметное стекло для роста клеток, к которому прикреплена разделительная решетка из пластика, образующая камеру с определенным числом лунок (существуют 1-, 2-, 4- и 8-луночные слайд-камеры), прикрываемая сверху крышкой для поддержания стерильных условий.Next, confluent primary cell cultures were passaged using trypsin - versene solution (1: 3). Cells were cultured in a density of 1 - 2 × 10 4 cells / cm 2 in a complete culture medium, the following composition: DMEM / F12 medium (1: 1) supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 1% - replaceable amino acids solution, 1% solution of N2 neural supplement (Gibco, Invitrogen, USA), 20 ng / ml of the main fibroblast growth factor (RPF) and antibiotics penicillin-streptomycin in standard concentration. Cultivation was carried out in vials and in 2 or 4-well slide chambers for cell cultures (BD Falcon ™, BD Biosciences, USA). The slide chamber was a slide for cell growth, to which a plastic separation grid was attached, forming a chamber with a certain number of holes (there are 1-, 2-, 4- and 8-well slide chambers), covered with a lid on top to maintain sterile conditions.
Клетки РПЭ, культивированные на слайд-камерах, через 2-3 суток при достижении ими субконфлюэнтного слоя фиксировали охлажденным ацетоном. Далее предметные стекла с клетками освобождали от разделительных решеток, высушивали при температуре 20°C, заворачивали в фольгу и хранили в низкотемпературном холодильнике при температуре минус 70-80°C до проведения ИГХ оценки дифференцировки полученных культур.RPE cells cultured on slide chambers were fixed after 2–3 days when they reached the subconfluent layer with chilled acetone. Next, slides with cells were freed from dividing lattices, dried at a temperature of 20 ° C, wrapped in foil and stored in a low-temperature refrigerator at a temperature of minus 70-80 ° C until an IHC for differentiating the resulting cultures was performed.
Клетки РПЭ, культивированные в культуральных флаконах, росли в виде адгезивных монослойных культур. Наблюдение за клеточными культурами РПЭ проводили с помощью инвертированного микроскопа Olympus СКХ31 (Япония).RPE cells cultured in culture vials grew as adhesive monolayer cultures. RPE cell cultures were monitored using an Olympus SKX31 inverted microscope (Japan).
С одних культуральных флаконов клеточные культуры РПЭ 1-5 пассажа, коммитированные в нейральном направлении, снимали с культуральной поверхности раствором трипсина-версена (1:3) и в виде суспензии использовали для колонизирования бесклеточного каркаса сетчатки в плотности 4 - 5,5×104 кл./см2.From one culture vial, cell cultures of RPE 1-5 of the passage committed in the neural direction were removed from the culture surface with trypsin-versene solution (1: 3) and used as a suspension to colonize the cell-free retinal framework in a density of 4 - 5.5 × 10 4 cells / cm 2 .
С других культуральных флаконов клетки первичной культуры и культуры клеток РПЭ 1-5 пассажа использовали для проведения ПЦР оценки дифференцировки клеток. Для этого монослой клеток промывали 1 раз DPBS (ПанЭко, Россия), заливали лизирующим раствором TRI®-Reagent (Sigma, США) из расчета 1 мл на 25 см2 культурального флакона, клеточный лизат пипетировали до гомогенного прозрачного состояния раствора, гомогенат инкубировали 5 мин при температуре 22°C, а затем переносили в стерильные пробирки и хранили при температуре минус 20°C до проведения выделения тотальной РНК и синтеза кДНК (ПЦР оценки дифференцировки культивируемых клеток РПЭ).From other culture flasks, cells of the primary culture and RPE cell culture of passage 1-5 were used for PCR assessment of cell differentiation. For this, the cell monolayer was washed once with DPBS (PanEco, Russia), filled with TRI®-Reagent lysis solution (Sigma, USA) at the rate of 1 ml per 25 cm 2 of the culture bottle, the cell lysate was pipetted to a homogeneous transparent state of the solution, the homogenate was incubated for 5 min at a temperature of 22 ° C, and then transferred to sterile tubes and stored at a temperature of minus 20 ° C until total RNA was isolated and cDNA synthesized (PCR for differentiation of cultured RPE cells differentiation).
ИГХ и ПЦР оценку дифференцировки (коммитирования в нейральном направлении) культивируемых клеток РПЭ осуществляли следующим образом.IHC and PCR assessment of differentiation (committing in the neural direction) of cultured RPE cells was carried out as follows.
Проведение ИГХ оценки дифференцировки культивируемых клеток РПЭ.IHC assessment of differentiation of cultured RPE cells.
Для ИГХ оценки дифференцировки (коммитирования в нейральном направлении) клеток в первичной и пассируемых культурах применяли методы иммунопероксидазного и иммунофлуоресцентного окрашивания, используя первичные мышиные моноклональные и кроличьи поликлональные антитела, Рах6, Sox2, виментин, Nestin, β tubulin III, nNOS, тирозин гидроксилаза, NF 68 and 200 kDa, GFAP, CNPase, Iba, N-cadherin, Коннексин-43, RPE65, CRALBP, Recoverin, PanCK, Macrophage antigen, Фибронектин, Factor Von Willebrand, Ki67, а также полимер из набора EnVision™, конъюгированный с пероксидазой хрена (Dako, Дания), или вторичные антитела: набор SFX с антителами козы против мыши, меченные Alexa Fluor® 488 (Molecular Probes, США), антитела против иммуноглобулинов кролика, конъюгированные с флуорохромом Texas Red (Jackson ImmunoResearch, США), разведенные в 0,1%-ном растворе бычьего сывороточного альбумина (BSA, Sigma, США).For IHC assessment of differentiation (committing in the neural direction) of cells in primary and passaged cultures, immunoperoxidase and immunofluorescence staining methods were used using primary murine monoclonal and rabbit polyclonal antibodies, Pax6, Sox2, vimentin, Nestin, β tubulin III, ninoxyl hydroxyl, ninoxyl, nFOS,
В таблице 1 приведена характеристика использованных антител.Table 1 shows the characteristics of the antibodies used.
Предметные стекла с фиксированными на них клетками РПЭ извлекали из низкотемпературного холодильника, освобождали от фольги и после испарения конденсата помещали в 0,01 М фосфатно-солевой буфер (PBS, pH 7.4) (ООО «БиолоТ», Россия) для отмывки от ацетона.Slides with RPE cells fixed on them were removed from the low-temperature refrigerator, freed from foil and, after condensate evaporation, placed in 0.01 M phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.4) (BioloT LLC, Russia) for washing from acetone.
Иммунопероксидазное окрашивание препаратов проводили по следующей схеме: блокировка эндогенной пероксидазы с Dual Endogenous Enzyme Block из набора EnVision™ (Dako, Дания) в течение 10 мин, блокировка неспецифического связывания с 1%-ным раствором BSA (Sigma, США) в течение 20 мин, инкубация с первичными антителами в течение 17 часов при температуре 4°C, инкубация с полимером из набора EnVision™, конъюгированным с пероксидазой хрена в течение 15 мин, инкубация с раствором DAB 5-10 мин. Далее препараты докрашивали гематоксилином, покрывали водной нефлуоресцентной средой (Shandon Immu-Mount™, Thermo Electron Corporation, США) и заключали под покровное стекло.Immunoperoxidase staining of the preparations was carried out according to the following scheme: blocking endogenous peroxidase with Dual Endogenous Enzyme Block from the EnVision ™ kit (Dako, Denmark) for 10 min, blocking non-specific binding to 1% BSA solution (Sigma, USA) for 20 min, incubation with primary antibodies for 17 hours at 4 ° C, incubation with a polymer from the EnVision ™ kit conjugated to horseradish peroxidase for 15 minutes, incubation with a DAB solution for 5-10 minutes. Further, the preparations were stained with hematoxylin, covered with an aqueous non-fluorescent medium (Shandon Immu-Mount ™, Thermo Electron Corporation, USA) and enclosed under a coverslip.
Проведение иммунофлуоресцентного исследования препаратов включало: блокировку неспецифического связывания реагентом Image-iT™ FX signal enhancer из SFX набора (Molecular Probes, США) в течение 30 мин при температуре 22°C, инкубацию с первичными антителами в течение 17 часов при температуре 4°C, связывание первичных антител с соответствующими вторичными, меченными флуорохромами, антителами в течение 1 часа при температуре 22°C, покрытие средой с ядерным красителем DAPI (Vectashield®, Vector Laboratories, США) либо докрашивание ядерным люминесцентным красителем Hoechst 33342 в концентрации 5 мкг/мл (Sigma, США) с последующим покрытием глицерином, заключение препаратов под покровное стекло.An immunofluorescence study of the preparations included: blocking nonspecific binding with Image-iT ™ FX signal enhancer from the SFX kit (Molecular Probes, USA) for 30 min at 22 ° C, incubation with primary antibodies for 17 hours at 4 ° C, binding of primary antibodies to the corresponding secondary fluorochrome-labeled antibodies for 1 hour at 22 ° C, coating with DAPI nuclear dye medium (Vectashield®, Vector Laboratories, USA) or staining with a
ИГХ оценку и фотографирование проводили с помощью светового микроскопа Olympus АНЗ (Япония).IHC assessment and photographing was performed using an Olympus ANZ light microscope (Japan).
Проведение ПЦР оценки дифференцировки культивируемых клеток РПЭ.PCR assessment of differentiation of cultured RPE cells.
Для молекулярного анализа (ПЦР оценки) выделение тотальной РНК проводили согласно инструкции производителя TRT®-Reagent (Sigma, США), синтез кДНК проводили с помощью RevertAid Н Minus Kit (Fermentas), используя 1 мкг тотальной РНК, обработанной ДНКазой (Fermentas). Для проведения ПЦР оценки определяли уровень экспрессии генов, кодирующих транскрипционные факторы Oct4 (POU5F1), Nanog, Рах6, и маркеры дифференцировки Musashi 1, β tubulin III, RPE65.For molecular analysis (PCR assessment), total RNA was isolated according to the manufacturer's instructions TRT®-Reagent (Sigma, USA), cDNA synthesis was performed using RevertAid H Minus Kit (Fermentas) using 1 μg of total RNA treated with DNase (Fermentas). For PCR assessment, the expression level of genes encoding transcription factors Oct4 (POU5F1), Nanog, Pax6, and
В таблице 2 представлена характеристика функции генов и последовательность праймеров для ПЦР оценки.Table 2 presents the characteristics of gene function and the sequence of primers for PCR evaluation.
Условия амплификации: температура 94°C - 45 с, температура 56°C - 45 с, температура 72°C - 1 с, 30-40 циклов. кДНК библиотеки были нормированы по большому рибосомальному белку человека с молекулярной массой 19 кДа (RPL19). Уровень экспрессии генов оценивали по интенсивности свечения полос, полученных при электрофоретическом разделении ПЦР-продуктов в 1%-ном агарозном геле, на анализаторе гелей (BIO-RAD™XR, США).Amplification conditions: temperature 94 ° C - 45 s, temperature 56 ° C - 45 s, temperature 72 ° C - 1 s, 30-40 cycles. The cDNA libraries were normalized to a large human ribosomal protein with a molecular weight of 19 kDa (RPL19). The level of gene expression was evaluated by the intensity of the luminescence bands obtained by electrophoretic separation of PCR products in a 1% agarose gel on a gel analyzer (BIO-RAD ™ XR, USA).
Колонизирование бесклеточного каркаса сетчатки глаза взрослого человека культивируемыми клетками РПЭ осуществляли следующим образом.Colonization of the acellular cell structure of the retina of an adult with cultured RPE cells was carried out as follows.
Бесклеточный каркас сетчатки промывали несколько (5-7) раз в питательной среде DMEM/F12 (1:1) с антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации, переносили в стерильную 1-луночную слайд-камеру (BD Falcon™, BD Biosciences, США), заливали 2 мл одного из двух следующих составов полной культуральной среды: питательной средой DMEM/F12 (1:1), дополненной 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина, 1%-ным раствором заменимых аминокислот, 1%-ным раствором нейральной добавки N2 (Gibco, Invitrogen, США), 20 нг/мл основного фактора роста фибробластов (оФРФ) и антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации или питательной средой DMEM/F12 (1:1), дополненной 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина и антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации, и помещали в CO2-инкубатор, имеющий температуру 37°C, 5% CO2 в воздухе, для уравновешивания pH среды.The cell-free retinal framework was washed several (5-7) times in DMEM / F12 nutrient medium (1: 1) with antibiotics penicillin-streptomycin in standard concentration, transferred to a sterile 1-well slide chamber (BD Falcon ™, BD Biosciences, USA) , filled with 2 ml of one of the following two compositions of the complete culture medium: DMEM / F12 nutrient medium (1: 1), supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 1% solution of essential amino acids, 1% solution neural supplement N2 (Gibco, Invitrogen, USA), 20 ng / ml of the main fibroblast growth factor (RPF) and ntibiotikami penicillin-streptomycin in a standard concentration or culture medium DMEM / F12 (1: 1) supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine and antibiotics penicillin-streptomycin in a standard concentration, and placed in a CO 2 incubator having a temperature 37 ° C, 5% CO 2 in air, to balance the pH of the medium.
На бесклеточный каркас сетчатки человека высаживали посредством диффузионного осаждения суспензии культивированных клеток РПЭ как аутологичных, так и аллогенных, выращенных в монослойных культурах. Клетки РПЭ высаживали в плотности 4 - 5,5×104 кл./см2 в 2-3 мл полной культуральной среды того же состава, в котором находился бесклеточный каркас. Клетки культивировали в присутствии бесклеточного каркаса при температуре 37°C и 5% CO2, со сменой среды через 2-3 суток до колонизирования клетками бесклеточного каркаса сетчатки и формирования монослоя клеток на его поверхности с получением тканевой структуры сетчатки глаза, которую направляли на изучение локализации культивируемых клеток и на ИГХ оценку потенциала дифференцировки культивируемых клеток в бесклеточном каркасе сетчатки глаза.On a cell-free framework of the human retina, a suspension of cultured RPE cells, both autologous and allogeneic, grown in monolayer cultures, was planted by diffusion deposition. RPE cells were planted in a density of 4 - 5.5 × 10 4 cells / cm 2 in 2-3 ml of a complete culture medium of the same composition in which there was a cell-free framework. Cells were cultured in the presence of a cell-free scaffold at a temperature of 37 ° C and 5% CO 2 , with a change of medium 2-3 days before the cells colonized the cell-free scaffold of the retina and formed a monolayer of cells on its surface to obtain a tissue structure of the retina of the eye, which was sent to study localization cultured cells and on IHC an assessment of the differentiation potential of cultured cells in the acellular retinal framework.
Наблюдение за поведением клеточных культур РПЭ на бесклеточной сетчатке проводили с помощью инвертированного микроскопа Olympus СКХ31 (Япония).The behavior of RPE cell cultures on the acellular retina was monitored using an Olympus SKX31 inverted microscope (Japan).
При определении на поверхности бесклеточного каркаса сетчатки монослоя клеток РПЭ проводили окрашивание ядер последних витальным красителем Hoechst 33342 для люминисцентной микроскопии.When determining the monolayer of RPE cells on the surface of the acellular skeleton of the retina, the nuclei of the latter were stained with
Фиксацию каркасов сетчаток, колонизированных культивированными клетками РПЭ человека, проводили через 12-25 суток 4% параформальдегидом. Фиксированные препараты промывали в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7.4), проводили по спиртам с восходящей концентрацией 70, 96 и 100%-ный спирт и заливали в парафин.The retina frameworks colonized by cultured human RPE cells were fixed after 12-25 days with 4% paraformaldehyde. The fixed preparations were washed in phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.4), carried out with alcohols with an ascending concentration of 70, 96, and 100% alcohol and poured into paraffin.
Из залитых в парафин блоков изготавливали на микротоме гистологические срезы толщиной 5 мкм, которые монтировали на предметные стекла, покрытые адгезивом. Изучение локализации культивированных клеток РПЭ в бесклеточном каркасе сетчатки проводили на серийных парафиновых срезах, окрашенных гематоксилином и эозином, с помощью светового микроскопа Olympus АН3 (Япония) для световой микроскопии.From paraffin embedded blocks,
Проведение ИГХ оценки потенциала дифференцировки культивированных клеток РПЭ в бесклеточном каркасе сетчатки на серийных парафиновых срезах проводили методом иммунопероксидазного окрашивания с реактивами набора LSAP (Dako, Дания), используя готовые к использованию мышиные моноклональные антитела к CD31, CD34, тирозиназе, СК7, СК8, СК18, СК19, виментину, GFAP, S100 и NSE (Dako, Дания), по следующей схеме: тепловая обработка депарафинированных срезов в СВЧ-печи (мощность 650-750 Вт) в течение 5 мин с соответствующими растворами для восстановления антигена (Dako, Дания), блокировка эндогенной пероксидазы раствором из набора LSAP в течение 10 мин, блокировка неспецифического связывания 1%-ным раствором BSA в течение 20 мин, инкубация с первичными антителами в течение 17 часов при температуре 4°C, инкубация с вторичными биотинилированными антителами из набора LSAP в течение 20 мин, инкубация с стрептавидином, конъюгированным пероксидазой хрена, из набора LSAP в течение 15 мин, инкубация с раствором DAB 5-10 мин. Далее препараты докрашивали гематоксилином, покрывали водной средой (Faramount, Dako, Дания) и заключали под покровное стекло.IHC assessment of the differentiation potential of cultured RPE cells in a cell-free retinal framework on serial paraffin sections was performed by immunoperoxidase staining with LSAP kit reagents (Dako, Denmark) using ready-to-use mouse monoclonal antibodies to CD31, CD34, tyrosinase, CK7, CK8, CK18, SK19, vimentinu, GFAP, S100 and NSE (Dako, Denmark), according to the following scheme: heat treatment of dewaxed sections in a microwave oven (power 650-750 W) for 5 min with appropriate solutions for antigen recovery (Dako, Dani ), blocking endogenous peroxidase with a solution from the LSAP kit for 10 min, blocking nonspecific binding with a 1% BSA solution for 20 min, incubation with primary antibodies for 17 hours at 4 ° C, incubation with secondary biotinylated antibodies from the LSAP kit for 20 minutes, incubation with streptavidin conjugated with horseradish peroxidase from the LSAP kit for 15 minutes, incubation with DAB solution for 5-10 minutes. Further, the preparations were stained with hematoxylin, covered with an aqueous medium (Faramount, Dako, Denmark) and placed under a coverslip.
Предлагаемое изобретение поясняется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
В качестве контроля при оценке адекватности девитализирующих обработок других сетчаток использовали сетчатку без девитализирующей обработки, которую получали следующим образом. Глазное яблоко освобождали от окружающих тканей и промывали один раз в 70%-ном спирте и 3 раза в холодном растворе Хэнкса с антибиотиками в стандартной концентрации - пенициллин 100 Ед./мл и стрептомицин 100 мкг/мл. Передний сегмент глазного яблока удаляли круговым разрезом позади зубчатой линии, которая хорошо определяется при обычном освещении, как граница между темным и светлым участками. Стекловидное тело и нейральную сетчатку отделяли от РПЭ и выделяли, подрезая нейральную сетчатку в области зрительного нерва. Сетчатку после извлечения целиком помещали в 4% параформальдегид для фиксирования. Фиксированную сетчатку промывали в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7.4), проводили по спиртам с восходящей концентрацией 70, 96 и 100%-ный спирт и заливали в парафин. Из залитого в парафин блока изготавливали на микротоме гистологические срезы толщиной 5 мкм, которые монтировали на предметные стекла и окрашивали гематоксилином и эозином (фиг.2А, Б).As a control, in assessing the adequacy of devitalizing treatments of other retinas, a retina without devitalizing treatment was used, which was obtained as follows. The eyeball was freed from the surrounding tissues and washed once in 70% alcohol and 3 times in a cold Hanks solution with antibiotics in standard concentration - penicillin 100 U / ml and
Бесклеточный каркас сетчатки глаза получали девитализирующей обработкой энуклиированного глазного яблока при аутопсии следующим образом.The cell-free retinal framework was obtained by devitalizing the enucleated eyeball during autopsy as follows.
Глазные яблоки взрослого человека (ж, 50 лет) освобождали от окружающих тканей и промывали один раз в 70%-ном спирте и 3 раза в холодном растворе Хэнкса с антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации. Передний сегмент глаза удаляли круговым разрезом позади зубчатой линии. Стекловидное тело и нейральную сетчатку отделяли от РПЭ и выделяли, подрезая нейральную сетчатку в области зрительного нерва.Adult eyeballs (female, 50 years old) were freed from surrounding tissues and washed once in 70% alcohol and 3 times in cold Hanks solution with antibiotics penicillin-streptomycin in standard concentration. The anterior segment of the eye was removed in a circular incision behind the dentate line. The vitreous and the neural retina were separated from the RPE and isolated by trimming the neural retina in the optic nerve.
Сетчатка из одного глазного яблока после извлечения была целиком помещена в 10 мМ ЭДТА (в среде DMEM) объемом 15 мл на 20 час при температуре 4°C. Затем сетчатка была обработана 3% раствором Тритона Х-100 в течение 2 часов при 4°C, 3 раза отмыта дистиллированной водой. Далее она была последовательно помещена в 0,025% раствор ДНазы I в 1 М растворе NaCl на 1 час при температуре 4°C, затем перенесена в 4% дезоксихолат натрия на 1 час при 22°C и 3 раза промыта дистиллированной водой для удаления детергента и клеточного дебриса. Все растворы были предварительно стерилизованы через 0,22 мкм фильтр. После такой последовательной обработки сетчатка была исследована в фазовом контрасте с помощью инвертированного микроскопа Olympus СКХ31 (Япония) (фиг.3А, Б). Далее она хранилась в течение 20 суток при температуре 4°C в среде DMEM/F12 с антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации до фиксации 4% параформальдегидом. Фиксированную сетчатку промывали в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7.4), проводили по спиртам с восходящей концентрацией 70, 96 и 100%-ный спирт и заливали в парафин.The retina from one eyeball after extraction was completely placed in 10 mM EDTA (in DMEM medium) with a volume of 15 ml for 20 hours at a temperature of 4 ° C. Then the retina was treated with 3% Triton X-100 solution for 2 hours at 4 ° C, washed 3 times with distilled water. Then it was sequentially placed in a 0.025% solution of DNase I in a 1 M NaCl solution for 1 hour at 4 ° C, then transferred to 4% sodium deoxycholate for 1 hour at 22 ° C and washed 3 times with distilled water to remove detergent and cell debris. All solutions were pre-sterilized through a 0.22 μm filter. After such sequential processing, the retina was examined in phase contrast using an Olympus SKX31 inverted microscope (Japan) (Fig. 3A, B). Then it was stored for 20 days at 4 ° C in DMEM / F12 medium with antibiotics penicillin-streptomycin in standard concentration until fixation with 4% paraformaldehyde. The fixed retina was washed in phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.4), carried out with alcohols with an ascending concentration of 70, 96, and 100% alcohol and embedded in paraffin.
Из залитого в парафин блока изготавливали на микротоме гистологические срезы толщиной 5 мкм, которые монтировали на предметные стекла и окрашивали гематоксилином и эозином (фиг.4Б, В, Г).
Данная сетчатка использовалась для контроля адекватности девитализирующей обработки и возможности длительного хранения. Как показало микроскопическое исследование гистологических срезов, видно, что сетчатка после последовательной обработки детергентами и ДНазой представляла собой бесклеточный каркас, состоящий из волокон внеклеточного матрикса внутренней пограничной мембраны сетчатки и вплетенных в нее фибрилл стекловидного тела, что свидетельствует об адекватности девитализирующей обработки. Отсутствие микробной контаминации культуральной среды при длительном хранении бесклеточного каркаса сетчатки, свидетельствующее о сохранении стерильности биоматериала, позволяет использовать его после длительного периода ожидания, необходимого для наращивания клеточной массы.This retina was used to control the adequacy of devitalizing processing and the possibility of long-term storage. Microscopic examination of histological sections showed that after sequential treatment with detergents and DNase, the retina was a cell-free framework consisting of extracellular matrix fibers of the inner retinal border membrane and vitreous fibrils woven into it, which indicates the adequacy of devitalizing processing. The absence of microbial contamination of the culture medium during long-term storage of the cell-free retinal framework, indicating the preservation of the sterility of the biomaterial, allows it to be used after a long period of waiting necessary to increase cell mass.
Сетчатка из второго глазного яблока после извлечения была целиком помещена в 10 мМ ЭДТА (в среде DMEM) объемом 10 мл на 20 час при температуре 4°C. Затем сетчатка была обработана 3% раствором Тритона Х-100 в течение 2 часов при температуре 4°C, 3 раза отмыта дистиллированной водой. Далее она была последовательно помещена в 0,025% раствор ДНазы I в 1 М растворе NaCl на 1 час при температуре 4°C, затем перенесена в 4% дезоксихолат натрия на 1 час при температуре 22°C и 3 раза промыта дистиллированной водой для удаления детергента и клеточного дебриса. После такой последовательной обработки детергентами и ДНазой сетчатка хранилась в течение 20 суток при температуре 4°C в среде DMEM/F12 с антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации до колонизирования ее культивированными клетками РПЭ.The retina from the second eyeball after extraction was completely placed in 10 mM EDTA (in DMEM medium) with a volume of 10 ml for 20 hours at a temperature of 4 ° C. Then the retina was treated with 3% Triton X-100 solution for 2 hours at 4 ° C, washed 3 times with distilled water. Then it was sequentially placed in a 0.025% solution of DNase I in 1 M NaCl solution for 1 hour at 4 ° C, then transferred to 4% sodium deoxycholate for 1 hour at 22 ° C and washed 3 times with distilled water to remove detergent and cell debris. After such sequential treatment with detergents and DNase, the retina was stored for 20 days at 4 ° C in DMEM / F12 medium with antibiotics penicillin-streptomycin in standard concentration until it was colonized with cultured RPE cells.
Две глазные чаши после извлечения нейральных сетчаток наполняли холодным раствором Хэнкса с ЭДТА и спустя 15 мин начинали процесс сбора клеток нативного РПЭ. В течение всей процедуры глазные чаши находились на льду в растворе Хэнкса. Контролируя процесс под бинокулярной лупой, наконечником 200 мкл проводили по слою и одновременно засасывали клетки, отделившиеся от мембраны Бруха.After extraction of the neural retinas, two eye cups were filled with cold Hanks solution with EDTA, and after 15 min, the process of collecting cells of the native RPE was started. Throughout the procedure, the eye cups were on ice in a Hanks solution. Controlling the process under a binocular magnifier, 200 μl of the tip was carried out along the layer and at the same time the cells separated from the Bruch membrane were aspirated.
Клетки нативного РПЭ, собранные из одного глазного яблока, переносили в стерильные пробирки, убирали надосадочную жидкость и заливали лизирующим раствором TRI®-Reagent (Sigma, США) из расчета 1 мл раствора TRI®-Reagent на 100 мг ткани, пипетировали до гомогенного состояния раствора, лизат клеток инкубировали 5 мин при температуре 22°C, переносили в стерильные пробирки и хранили при температуре минус 20°C до проведения выделения тотальной РНК и синтеза кДНК (ПРЦ оценки).Native RPE cells collected from one eyeball were transferred into sterile tubes, the supernatant was removed and filled with TRI ® -Reagent lysis solution (Sigma, USA) at the rate of 1 ml of TRI ® -Reagent solution per 100 mg of tissue, pipetted to a homogeneous solution the cell lysate was incubated for 5 min at a temperature of 22 ° C, transferred to sterile tubes and stored at a temperature of minus 20 ° C until total RNA was isolated and cDNA was synthesized (PCR assessment).
В клетках нативного РПЭ при проведении ПЦР оценки выявлялась экспрессия на мажорном уровне гена RPE65, являющегося маркером клеток РПЭ (фиг.7). Белковый продукт гена участвует в цикле фототрансдукции при взаимодействии РПЭ с фоторецепторами. Кроме того, в нативном РПЭ наблюдалась экспрессия на минорном уровне гена плюрипотеного статуса Oct4 (POU5F1) и маркеров нейральных стволовых клеток Musashi 1 и Рах6, что позволяет предположить наличие в нативной ткани немногочисленной популяции клеток со свойствами нейральных стволовых-прогениторных клеток.In the cells of the native RPE during PCR assessment revealed expression at the major level of the RPE65 gene, which is a marker of RPE cells (Fig.7). The protein product of the gene is involved in the phototransduction cycle in the interaction of RPEs with photoreceptors. In addition, in the native RPE, expression of the Oct4 pluripoten gene (POU5F1) and neural stem
Клетки нативного РПЭ, собранные из второго глазного яблока, переносили в стерильную среду для выделения следующего состава: питательная среда DMEM/F12 (1:1), дополненная 15% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина и антибиотиками пенициллина-стрептомицина в стандартной концентрации, и центрифугировали в течение 5 мин при 800 об/мин. Клетки РПЭ ресуспендировали в полной культуральной среде, следующего состава: питательная среда DMEM/F12 (1:1), дополненная 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина, 1%-ным раствором заменимых аминокислот, 1%-ным раствором нейральной добавки N2 (Gibco, Invitrogen, США), 20 нг/мл основного фактора роста фибробластов (оФРФ) и антибиотиками пенициллина-стрептомицина в стандартной концентрации, затем после мягкого пипетирования равномерно распределяли в стерильных пластиковых флаконах площадью 25 см2 без покрытия (Greiner, Германия) и культивировали при температуре 37°C и 5% CO2. Спустя 5-7 суток проводили первую смену среды и продолжали культивировать со сменой среды через 2-3 суток до достижения клетками конфлюэнтного монослоя и образования первичной культуры.Native RPE cells collected from the second eyeball were transferred to a sterile medium to isolate the following composition: DMEM / F12 medium (1: 1) supplemented with 15% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine and standard concentrations of penicillin-streptomycin antibiotics and centrifuged for 5 minutes at 800 rpm. RPE cells were resuspended in a complete culture medium of the following composition: DMEM / F12 culture medium (1: 1) supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 1% essential amino acid solution, 1% neural supplement solution N2 (Gibco, Invitrogen, USA), 20 ng / ml of the main fibroblast growth factor (RPF) and antibiotics of penicillin-streptomycin in standard concentration, then, after soft pipetting, they were evenly distributed in sterile plastic bottles with an area of 25 cm 2 without coating (Greiner, Germany) and cultivated temperature of 37 ° C and 5% CO 2. After 5-7 days, the first change of medium was carried out and continued to cultivate with a change of medium after 2-3 days until the cells reached a confluent monolayer and the formation of the primary culture.
Пассирование конфлюэнтной первичной культуры проводили, используя раствор трипсина-версена (1:3). Клетки культивировали в плотности 1 - 2×104 кл./см2 в полной культуральной среде, следующего состава: питательная среда DMEM/F12 (1:1), дополненная 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина, 1%-ным раствором заменимых аминокислот, 1%-ным раствором нейральной добавки N2 (Gibco, Invitrogen, США), 20 нг/мл основного фактора роста фибробластов (оФРФ) и антибиотиками пенициллина-стрептомицина в стандартной концентрации. Культивирование проводили во флаконах и в 2- или 4-луночных слайд-камерах для культур клеток (BD Falcon™, BD Biosciences, США). Клетки РПЭ на слайд-камерах через 2-3 суток при достижении ими субконфлюэнтного слоя фиксировали охлажденным ацетоном. Далее предметные стекла с клетками освобождали от разделительных решеток, предметные стекла высушивали при 20°C, заворачивали в фольгу и хранили в низкотемпературном холодильнике при температуре минус 70-80°C до проведения ИГХ оценки полученных культур.The confluent primary culture was passaged using trypsin-versene solution (1: 3). Cells were cultured in a density of 1 - 2 × 10 4 cells / cm 2 in a complete culture medium, the following composition: DMEM / F12 medium (1: 1) supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 1% - with a replaceable amino acid solution, a 1% solution of N2 neural supplement (Gibco, Invitrogen, USA), 20 ng / ml of the main fibroblast growth factor (RPF) and penicillin-streptomycin antibiotics in standard concentration. Cultivation was carried out in vials and in 2- or 4-well slide chambers for cell cultures (BD Falcon ™, BD Biosciences, USA). RPE cells on slide chambers after 2-3 days when they reached the subconfluent layer were fixed with chilled acetone. Next, the glass slides with cells were freed from dividing lattices, the glass slides were dried at 20 ° C, wrapped in foil and stored in a low-temperature refrigerator at a temperature of minus 70-80 ° C until an IHC of the obtained cultures was evaluated.
Клеточные культуры при ИГХ оценке были положительны на пронейральные (Рах6), нейральные (Nestin (фиг.5А), β тубулин III (фиг.5Б), nNOS (фиг.6А), ТН, NF 68 and 200kDa (фиг.5В), N-cadherin, Recoverin) и глиальные (виментин, GFAP (фиг.6Б), CNPase (фиг.6В)) маркеры, а также маркер эпителиальных клеток PanCK. ИГХ оценку и фотографирование проводили с помощью светового микроскопа Olympus АН3 (Япония).Cell cultures during IHC assessment were positive for proneural (Pax6), neural (Nestin (Fig.5A), β tubulin III (Fig.5B), nNOS (Fig.6A), TH,
Клетки РПЭ во флаконах росли в виде адгезивных монослойных культур. Наблюдение за клеточными культурами РПЭ проводили с помощью инвертированного микроскопа Olympus СКХ31 (Япония).RPE cells in vials grew in the form of adhesive monolayer cultures. RPE cell cultures were monitored using an Olympus SKX31 inverted microscope (Japan).
С одних культуральных флаконов клетки первичной культуры и культуры клеток РПЭ 1-5 пассажа использовали для проведения ПЦР оценки. Для этого монослой клеток промывали 1 раз DPBS (ПанЭко, Россия), заливали лизирующим раствором TRI®-Reagent (Sigma, США) из расчета 1 мл на 25 см2 культурального флакона, клеточный лизат пипетировали до гомогенного прозрачного состояния раствора, гомогенат инкубировали 5 мин при температуре 22°C, а затем переносили в стерильные пробирки и хранили при температуре минус 20°C до проведения выделения тотальной РНК и синтеза кДНК.From one culture bottle, cells of the primary culture and RPE cell culture of passage 1-5 were used for PCR assessment. For this, the cell monolayer was washed once with DPBS (PanEco, Russia), filled with TRI ® -Reagent lysis solution (Sigma, USA) at the rate of 1 ml per 25 cm 2 of the culture bottle, the cell lysate was pipetted to a homogeneous transparent state of the solution, the homogenate was incubated for 5 min at a temperature of 22 ° C, and then transferred to sterile tubes and stored at a temperature of minus 20 ° C until total RNA was isolated and cDNA was synthesized.
ПЦР оценка культивируемых клеток РПЭ взрослого человека по сравнению с нативным РПЭ показала резкое падение уровня экспрессии гена RPE65 (фиг.7), маркера клеток РПЭ, участвующего в цикле фототрансдукции при взаимодействии их с фоторецепторами, что свидетельствует о начале дедифференцировки. В клетках первичной и пассируемых культур одновременно детектировалась экспрессия генов-маркеров стволовых-прогениторных клеток: Oct4 (POU5F1), Nanog, Musashi 1 и Рах6.PCR assessment of cultured adult RPE cells compared to native RPE showed a sharp drop in the expression level of the RPE65 gene (Fig. 7), a marker of RPE cells involved in the phototransduction cycle when they interact with photoreceptors, which indicates the beginning of dedifferentiation. In the cells of primary and passivated cultures, expression of stem marker-progenitor cell marker genes was simultaneously detected: Oct4 (POU5F1), Nanog,
Наличие экспрессии нейральных маркеров β tubulin III, Рах6 и Musashi 1 свидетельствовало о нейральном потенциале клеточных культур РПЭ.The presence of expression of the neural markers β tubulin III, Pax6, and
Таким образом, результаты проведенного ИГХ оценки и молекулярно-генетического анализа показали, что в условиях культивирования клетки РПЭ глаза взрослого человека претерпевают сильные изменения, они способны к дедифференцировке и развитию по нейральному пути.Thus, the results of the IHC assessment and molecular genetic analysis showed that under the conditions of RPE cell cultivation, the eyes of an adult undergo strong changes, they are capable of dedifferentiation and development along the neural pathway.
Еще с одного культурального флакона клеточные культуры РПЭ 2-го пассажа (20 суток культивирования), коммутированные в нейральном направлении, снимали с культуральной поверхности раствором трипсина-версена (1:3) и в виде суспензии в плотности 5,5×104 кл./см2 использовали для колонизирования аутологичного бесклеточного каркаса сетчатки, хранившегося в течение 20 суток при температуре 4°C в среде DMEM/F12.From another culture vial, cell cultures of RPE of the 2nd passage (20 days of cultivation), switched in the neutral direction, were removed from the culture surface with trypsin-versene solution (1: 3) and in the form of a suspension in a density of 5.5 × 10 4 cells. / cm 2 was used to colonize an autologous cell-free retinal framework stored for 20 days at 4 ° C in DMEM / F12 medium.
Перед нанесением культивированных клеток РПЭ бесклеточная сетчатка была исследована под инвертированным микроскопом на предмет микробной контаминации. Отсутствие микробной контаминации культуральной среды при длительном хранении бесклеточного каркаса сетчатки, свидетельствующее о сохранении стерильности биоматериала, позволило использовать его после длительного периода ожидания, необходимого для наращивания аутологичной клеточной массы. Бесклеточная сетчатка была промыта 5 раз в питательной среде DMEM/F12 (1:1) с антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации и перенесена в стерильную 1-луночную слайд-камеру (BD Falcon™, BD Biosciences, США), залита 2 мл полной культуральной среды, состоящей из питательной среды DMEM/F12 (1:1), дополненной 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина, 1%-ным раствором заменимых аминокислот, 1%-ным раствором нейральной добавки N2 (Gibco, Invitrogen, США), 20 нг/мл основного фактора роста фибробластов (оФРФ) и антибиотиками пенициллина-стрептомицина в стандартной концентрации, и помещена в CO2-инкубатор, имеющий температуру 37°C, 5% CO2 в воздухе, для уравновешивания pH среды.Before applying the cultured RPE cells, the cell-free retina was examined under an inverted microscope for microbial contamination. The absence of microbial contamination of the culture medium during long-term storage of the cell-free retinal skeleton, which indicates the preservation of the sterility of the biomaterial, made it possible to use it after a long waiting period necessary to build up autologous cell mass. The cell-free retina was washed 5 times in DMEM / F12 nutrient medium (1: 1) with antibiotics penicillin-streptomycin in standard concentration and transferred to a sterile 1-well slide chamber (BD Falcon ™, BD Biosciences, USA), filled with 2 ml full culture medium consisting of DMEM / F12 medium (1: 1) supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 1% essential amino acid solution, 1% N2 neural supplement solution (Gibco, Invitrogen, USA), 20 ng / ml of the main fibroblast growth factor (OFF) and penicillin-streptomycin antibiotics in standard concentrations, and placed in a CO 2 incubator having a temperature of 37 ° C, 5% CO 2 in air for balancing pH environment.
На бесклеточный каркас сетчатки высаживали посредством диффузионного осаждения суспензию аутологичных клеток РПЭ 2-го пассажа в количестве 470 тыс (плотностью 5,5×104 кл./см2) в 3 мл полной культуральной среды того же состава, в котором находился бесклеточный каркас. Клетки культивировали при температуре 37°C и 5% CO2, со сменой среды через 2-3 суток.A suspension of autologous RPE cells of the 2nd passage in the amount of 470 thousand (density 5.5 × 10 4 cells / cm 2 ) in 3 ml of a complete culture medium of the same composition as the cell-free framework was planted on the acellular skeleton of the retina. Cells were cultured at a temperature of 37 ° C and 5% CO 2 , with a change of medium after 2-3 days.
На 2-е сутки при исследовании с помощью фазово-контрастного микроскопа отмечалось разделение клеток на 2 субпопуляции: одни клетки распластывались на поверхности слайд-камеры, а другие прикреплялись к поверхности бесклеточного матрикса, но оставались округлой формы.On the 2nd day, when studying with a phase contrast microscope, the cells were divided into 2 subpopulations: some cells were spread on the surface of the slide chamber, while others were attached to the surface of the cell-free matrix, but remained rounded.
На 7-е сутки на поверхности бесклеточного каркаса сетчатки определялись скопления клеток округлой формы (фиг.8А; фиг.9Б), а также округлые образования, соединенные между собой вытянутой формы клетками (фиг.8Б; фиг.9А).On the 7th day, on the surface of the acellular skeleton of the retina, clusters of cells of a rounded shape were determined (Fig. 8A; Fig. 9B), as well as rounded formations interconnected by elongated cells (Fig. 8B; Fig. 9A).
На 12-е сутки на поверхности бесклеточного каркаса сетчатки определялся монослой (фиг.10), ядра в котором окрашивались витальным красителем Hoechst 33342 (фиг.11).On the 12th day, a monolayer was determined on the surface of the acellular skeleton of the retina (Fig. 10), the nuclei of which were stained with the vital dye Hoechst 33342 (Fig. 11).
Фиксацию колонизированного культивированными клетками бесклеточного каркаса сетчатки 4% параформальдегидом проводили через 12 суток. Фиксированные препараты промывали в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7.4), проводили по спиртам с восходящей концентрацией 70, 96 и 100%-ный спирт и заливали в парафин.Fixation of a cell-free retinal framework colonized by cultured cells with 4% paraformaldehyde was carried out after 12 days. The fixed preparations were washed in phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.4), carried out with alcohols with an ascending concentration of 70, 96, and 100% alcohol and poured into paraffin.
Из залитых в парафин блоков изготавливали на микротоме гистологические срезы толщиной 5 мкм, которые монтировали на предметные стекла, покрытые адгезивом.From paraffin embedded blocks,
Изучение локализации культивируемых клеток РПЭ в бесклеточной сетчатке проводили на серийных парафиновых срезах, окрашенных гематоксилином и эозином, с помощью светового микроскопа Olympus АН3 (Япония). Клетки РПЭ заселили всю внутреннюю пограничную мембрану сетчатки, граничащую с задней гиалоидной мембраной стекловидного тела. При этом они образовывали и монослой кубовидной формы клеток, плотно прилежащих друг к другу (фиг.13, фиг.14), и слой клеток уплощенной формы (фиг.13; фиг.15).The study of the localization of cultured RPE cells in the cell-free retina was performed on serial paraffin sections stained with hematoxylin and eosin using an Olympus AN3 light microscope (Japan). RPE cells have populated the entire inner border membrane of the retina bordering the posterior hyaloid membrane of the vitreous. At the same time, they formed both a monolayer of a cuboid shape of cells closely adjacent to each other (Fig. 13, Fig. 14) and a layer of cells of a flattened form (Fig. 13; Fig. 15).
Кроме того, клетки РПЭ образовывали конгломераты клеток РПЭ округлой формы и на поверхности бесклеточного матрикса сетчатки и на поверхности стекловидного тела (в местах отсутствия сетчатки) (фиг.12А, Б, фиг.16).In addition, RPE cells formed round-shaped RPE conglomerates both on the surface of the acellular matrix of the retina and on the surface of the vitreous (in the absence of the retina) (Fig. 12A, B, Fig. 16).
ИГХ оценку дифференцировки культивируемых клеток РПЭ, заселивших бесклеточную сетчатку, проводили иммунопероксидазным методом, используя готовые к использованию мышиные моноклональные антитела к CD31, CD34, тирозиназе, СК7, СК8, СК18, СК19, виментину, GFAP, S100 и NSE (Dako, Дания).The IHC assessment of the differentiation of cultured RPE cells that populated the acellular retina was carried out by immunoperoxidase using ready-to-use murine monoclonal antibodies to CD31, CD34, tyrosinase, CK7, CK8, CK18, CK19, vimentin, GFAP, S100 and NSE (Dako, Denmark).
Клетки РПЭ, заселившие сетчатку, были негативны на маркеры эндотелиальных клеток (CD31 (фиг.18А, Б), CD34 (фиг.19А, Б)) и маркер меланоцитов (тирозиназу (фиг.20А, Б)). Позитивное окрашивание отмечалось на маркеры дифференцированных (СК8 (фиг.23А, Б) и СК18 (фиг.24А, Б, В, Г)) и культивированных (СК7 (фиг.21А, Б) и СК19 (фиг.22А, Б)) клеток РПЭ, а также на глиальные (GFAP (фиг.28А, Б, В, Г, Д, Е), S100 (фиг.26А, Б), виментин (фиг.25А, Б)) и нейрональный (NSE) (фиг.27А, Б) маркеры. GFAP-позитивное окрашивание определялось в виде сети в округлых образованиях (фиг.28В, Е).RPE cells that populated the retina were negative for endothelial cell markers (CD31 (Fig. 18A, B), CD34 (Fig. 19A, B)) and a melanocyte marker (tyrosinase (Fig. 20A, B)). Positive staining was noted on markers differentiated (CK8 (Fig. 23A, B) and CK18 (Fig. 24A, B, C, D)) and cultured (CK (Fig. 21A, B) and CK19 (Fig. 22A, B)) RPE cells, as well as glial cells (GFAP (Fig. 28A, B, C, D, D, E), S100 (Fig. 26A, B), vimentin (Fig. 25A, B)) and neuronal (NSE) (Fig. .27A, B) markers. GFAP-positive staining was determined as a network in rounded formations (FIG. 28B, E).
Негативное окрашивание на маркеры эндотелиальных клеток (CD31 и CD34) свидетельствует как об отсутствии новообразованных сосудов, так и об адекватности девитализирующей обработки (гибели эндотелиальных клеток сосудов сетчатки после последовательной обработки детергентами и ДНазой).Negative staining for endothelial cell markers (CD31 and CD34) indicates both the absence of newly formed vessels and the adequacy of devitalizing treatment (death of retinal vascular endothelial cells after sequential treatment with detergents and DNase).
Негативное окрашивание на тирозиназу свидетельствует об отсутствии клеток, синтезирующих меланин, в т.ч. меланоцитов. Эти данные еще раз подтверждают данные, полученные при ИГХ анализе культивируемых клеток РПЭ, об отсутствии контаминирования культур клеток РПЭ клетками из подлежащей хориоидеи (фибробластами, меланоцитами, эндотелиальными клетками и перицитами).Negative staining for tyrosinase indicates the absence of cells that synthesize melanin, including melanocytes. These data once again confirm the data obtained by IHC analysis of cultured RPE cells about the absence of contamination of RPE cell cultures by cells from the underlying choroid (fibroblasts, melanocytes, endothelial cells and pericytes).
В нативном РПЭ в норме всех видов млекопитающих, в том числе и человека, главными промежуточными филаментами являются цитокератины СК8 и СК18, маркеры простого эпителия, причем доминантным типом является СК18. Маркеры протокового эпителия СК7 и СК19 в клетках нативного РПЭ человека не встречаются. Эта специфичность делает СК18 эффективным маркером для идентификации клеток РПЭ.In the native RPE, normal for all mammalian species, including humans, the main intermediate filaments are cytokeratins CK8 and CK18, markers of the simple epithelium, with CK18 being the dominant type. Markers of ductal epithelium CK7 and CK19 are not found in human RPE cells. This specificity makes SK18 an effective marker for identifying RPE cells.
В культуре клетки РПЭ экспрессируют СК 7 и СК19, а экспрессия СК8 и СК18 либо не изменяется, либо исчезает.In the culture, RPE cells express
Как видно из характера окрашивания на цитокератины клеток РПЭ взрослого человека, заселившего бесклеточный каркас сетчатки, доминантным типом является СК18. В тех же местах, где локализуется СК18, обнаруживаются в убывающем порядке СК8, СК7 и СК19. СК19 экспрессируется в небольшом числе клеток. Наличие цитокератин-позитивного окрашивания во всех клеточных образованиях, обнаруженных в бесклеточном матриксе, свидетельствует о получении клеточных культур из РПЭ. Наличие СК18- и СК8-позитивньгх клеток свидетельствует о дифференцировке культивированных клеток в зрелые клетки РПЭ. Кроме того, учитывая существующие доказательства того, что СК19 экспрессируется в мигрирующих клетках РПЭ, а также то, что с клеточной миграцией может быть связан и СК18, можно предположить, что окончательной дифференцировки все же не произошло и можно ожидать дальнейшего развития при более длительном культивировании. Эту же мысль подтверждает ИГХ окрашивание бесклеточного каркаса сетчатки, колонизированного клетками РПЭ взрослого человека, на другие маркеры.As can be seen from the nature of staining on the cytokeratins of RPE cells of an adult who populated a cell-free retinal framework, SK18 is the dominant type. In the same places where SK18 is localized, SK8, SK7 and SK19 are found in decreasing order. CK19 is expressed in a small number of cells. The presence of cytokeratin-positive staining in all cell formations found in the cell-free matrix indicates the receipt of cell cultures from RPE. The presence of CK18 and CK8 positive cells indicates the differentiation of cultured cells into mature RPE cells. In addition, given the existing evidence that CK19 is expressed in migrating RPE cells, as well as the fact that CK18 can be associated with cell migration, it can be assumed that the final differentiation did not occur and further development can be expected with a longer cultivation. The same idea is confirmed by IHC staining of the acellular retinal framework, colonized by adult RPE cells, on other markers.
В нативной сетчатке взрослого человека в клетках Мюллера и астроцитах экспрессируется GFAP, маркер астроцитов и нейральных стволовых клеток, и виментин. Тогда как внутриклеточный Са2+-связывающий регуляторный белок S100 экспрессируется в синапсах между нейронами (фоторецепторными и биполярными клетками) сетчатки взрослого человека.In the native retina of an adult, GFAP, a marker of astrocytes and neural stem cells, and vimentin are expressed in Mueller cells and astrocytes. Whereas intracellular Ca 2+ -binding regulatory protein S100 is expressed in synapses between neurons (photoreceptor and bipolar cells) of an adult retina.
Клетки РПЭ человека in vitro приобретают выраженное окрашивание на виментин. Выявление одновременной экспрессии глиальных маркеров (виментина, S100 и GFAP) в культивируемых клетках РПЭ связано с дифференцировкой клеток в глиальном направлении. Астроглиальные клетки - это наиболее многочисленные клетки в нервной ткани. Они образуют трехмерную сеть, которая является опорным каркасом для нейронов.In vitro human RPE cells acquire pronounced staining for vimentin. Identification of the simultaneous expression of glial markers (vimentin, S100 and GFAP) in cultured RPE cells is associated with the differentiation of cells in the glial direction. Astroglial cells are the most numerous cells in the nervous tissue. They form a three-dimensional network, which is the supporting frame for neurons.
В исследовании развития астроцитов в субвентрикулярной зоне постнатального головного мозга взрослого человека было показано, что S100 является маркером зрелых глиальных клеток (астроцитов), который еще долго экспрессируется после окончания экспрессии GFAP. S100 колокализуется с промежуточными филаментами GFAP и виментином и участвует в их фосфорилировании.In a study of the development of astrocytes in the subventricular zone of the postnatal brain of an adult, it was shown that S100 is a marker of mature glial cells (astrocytes), which is long expressed after the end of GFAP expression. S100 is colocalized with intermediate GFAP filaments and vimentin and is involved in their phosphorylation.
NSE или γ (нейрон-специфическая енолаза, гамма-энолаза) - гликолитический фермент, участвующий в метаболизме глюкозы. Фермент NSE присутствует в клетках нейроэктодермального происхождения, в том числе в дифференцированных клетках РПЭ, нейронах головного мозга и периферической нервной ткани. В культивируемых клетках РПЭ NSE исчезает.NSE or γ (neuron-specific enolase, gamma enolase) is a glycolytic enzyme involved in glucose metabolism. The NSE enzyme is present in cells of neuroectodermal origin, including differentiated RPE cells, brain neurons, and peripheral nervous tissue. In cultured cells, RPE NSE disappears.
Как видно из примера, ИГХ окрашивание клеток РПЭ взрослого человека, заселивших бесклеточный каркас сетчатки, показало наличие реакции на цитокератины (СК7, 8, 18, 19), нейральный (NSE) и глиальные (виментина, S100 и GFAP) маркеры. В клетках, располагающихся на поверхности внутренней пограничной мембраны, выявляется окрашивание на цитокератины, что свидетельствует об их сходстве с нативными клетками РПЭ, однако одновременное выявление с цитокератинами экспрессии NSE, виментина и S100 указывает на незавершенность дифференцировки клеток. GFAP в этих клетках не обнаруживается. Экспрессия этого белка наблюдается в волокнистых структурах, а также в клеточных образованиях, собранных в округлые конгломераты. Это указывает на то, что дедифференцированные клетки РПЭ человека в условиях 3D культивирования на девитализированном матриксе сетчатки детерминируются в нейральном направлении.As can be seen from the example, the IHC staining of adult RPE cells that populated the cell-free retinal skeleton showed a reaction to cytokeratins (CK7, 8, 18, 19), neural (NSE) and glial (vimentina, S100 and GFAP) markers. In cells located on the surface of the inner boundary membrane, staining for cytokeratins is detected, which indicates their similarity to native RPE cells, however, the simultaneous detection of expression of NSE, vimentin and S100 with cytokeratins indicates incomplete cell differentiation. GFAP is not detected in these cells. Expression of this protein is observed in fibrous structures, as well as in cell formations collected in round conglomerates. This indicates that dedifferentiated human RPE cells under conditions of 3D cultivation on a devitalized retinal matrix are determined in the neural direction.
В таблице 3 представлены данные сравнения локализации ИГХ маркеров в нейральной сетчатке и в клетках РПЭ in vivo и in vitro.Table 3 presents data comparing the localization of IHC markers in the neural retina and in RPE cells in vivo and in vitro.
Клетки РПЭ заселяли внутреннюю пограничную мембрану сетчатки, граничащую с задней гиалоидной мембраной стекловидного тела, где они, во-первых, образовывали монослой кубовидной формы клеток, плотно прилежащих друг к другу, по морфологии и ИГХ маркерам соответствующий дифференцированным клеткам РПЭ нативной сетчатки. Во-вторых, клетки РПЭ образовывали слой клеток, уплощенной формы, располагающихся более разряжено, по форме напоминающих глиальные клетки нейральной сетчатки. В-третьих, клетки РПЭ образовывали конгломераты, которые обнаруживались и на поверхности бесклеточного каркаса сетчатки и на поверхности стекловидного тела (в местах отсутствия сетчатки). При микроскопическом и ИГХ исследованиях эти конгломераты представляли собой матрикс нейральной части сетчатки, заселенный клетками РПЭ.RPE cells populated the inner border membrane of the retina bordering the posterior hyaloid membrane of the vitreous body, where, firstly, they formed a monolayer of cuboid shape of cells closely adjacent to each other, according to morphology and IHC markers corresponding to differentiated RPE cells of the native retina. Secondly, RPE cells formed a layer of cells of a flattened shape, located more discharged, in shape resembling glial cells of the neural retina. Thirdly, RPE cells formed conglomerates that were found both on the surface of the acellular skeleton of the retina and on the surface of the vitreous (in places where there is no retina). In microscopic and IHC studies, these conglomerates were a matrix of the neural part of the retina populated by RPE cells.
Как видно из примера, бесклеточный каркас сетчатки через 20 суток после девитализирующей обработки успешно колонизировался аутологичными культивированными клетками РПЭ. Также исследование показало, что культивированные клетки РПЭ 2-ого пассажа обладают выраженными потенциями, они могут редифференцироваться (возвращаться в дифференцированное состояние РПЭ) и трансдифференцироваться в клетки нейральной сетчатки.As can be seen from the example, the cell-free retinal framework 20 days after devitalizing treatment was successfully colonized by autologous cultured RPE cells. The study also showed that cultured RPE cells of the 2nd passage have pronounced potencies, they can differentiate (return to the differentiated state of RPE) and transdifferentiate into cells of the neural retina.
Таким образом, колонизирование бесклеточного матрикса сетчатки жизнеспособными аутологичными культивированными клетками РПЭ, показавшими специфическую миграцию и дифференцировку, свидетельствует, что осуществлено моделирование тканевой структуры сетчатки глаза человека.Thus, the colonization of the acellular matrix of the retina by viable autologous cultured RPE cells, which showed specific migration and differentiation, indicates that the tissue structure of the human retina was modeled.
Пример 2.Example 2
Глазные яблоки взрослого человека (м, 63 года) освобождали от окружающих тканей и промывали один раз в 70%-ном спирте и 3 раза в холодном растворе Хэнкса с антибиотиками в стандартной концентрации - пенициллин 100 Ед./мл и стрептомицин 100 мкг/мл. Передний сегмент глазных яблок удаляли круговым разрезом позади зубчатой линии, которая хорошо определяется при обычном освещении, как граница между темным и светлым участками. Стекловидное тело и нейральную сетчатку отделяли от РПЭ и выделяли, подрезая нейральную сетчатку в области зрительного нерва.Adult eyeballs (m, 63 years old) were freed from surrounding tissues and washed once in 70% alcohol and 3 times in a cold Hanks solution with antibiotics in standard concentration -
Сетчатки глазных яблок после извлечения были целиком помещены в 10 мМ ЭДТА (в среде DMEM) объемом 10 мл на 20 час при температуре 4°C. Затем сетчатки были обработаны 3% раствором Тритона Х-100 в течение 2 час при температуре 4°C, 4 раза отмыты дистиллированной водой. Далее они были последовательно помещены в 0,025% раствор ДНазы I в 1 М растворе NaCl на 1 час при температуре 4°C, затем перенесены в 4% дезоксихолат натрия на 1 час при температуре 22°C и 3 раза отмыты дистиллированной водой для удаления детергента и клеточного дебриса. Все растворы были предварительно стерилизованы через 0,22 мкм фильтр. Далее они хранились в течение 2 суток при температуре 4°C в среде DMEM/F12 с антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации до фиксации 4% параформальдегидом одной сетчатки и колонизирования второй сетчатки.After extraction, the retina of the eyeballs was completely placed in 10 mM EDTA (in DMEM) with a volume of 10 ml for 20 hours at a temperature of 4 ° C. Then the retina was treated with a 3% solution of Triton X-100 for 2 hours at a temperature of 4 ° C, washed 4 times with distilled water. Then they were successively placed in a 0.025% solution of DNase I in 1 M NaCl solution for 1 hour at 4 ° C, then transferred to 4% sodium deoxycholate for 1 hour at 22 ° C and washed 3 times with distilled water to remove detergent and cell debris. All solutions were pre-sterilized through a 0.22 μm filter. Then they were stored for 2 days at 4 ° C in DMEM / F12 medium with antibiotics penicillin-streptomycin in standard concentration until 4% paraformaldehyde was fixed in one retina and the second retina was colonized.
Фиксированную сетчатку промывали в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7.4), проводили по спиртам с восходящей концентрацией 70, 96 и 100%-ный спирт и заливали в парафин. Из залитого в парафин блока изготавливали на микротоме гистологические срезы толщиной 5 мкм, которые монтировали на предметные стекла и окрашивали гематоксилином и эозином. Данная сетчатка использовалась для контроля адекватности девитализирующей обработки (фиг.4А).The fixed retina was washed in phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.4), carried out with alcohols with an ascending concentration of 70, 96, and 100% alcohol and embedded in paraffin.
После обработки сетчатки были исследованы в фазовом контрасте с помощью инвертированного микроскопа Olympus СКХ31 (Япония) и сфотографированы.After processing, the retinas were examined in phase contrast using an Olympus SKX31 inverted microscope (Japan) and photographed.
Как показало исследование с помощью фазово-контрастной микроскопии, сетчатки после последовательной обработки представляли собой бесклеточный каркас, состоящий из базальных мембран капилляров, волокон внеклеточного матрикса, компонентов внутренней пограничной мембраны сетчатки (коллагеновых фибрилл и базальных мембран Мюллеровских клеток) и вплетенных в нее фибрилл задней гиалоидной мембраны стекловидного тела, что свидетельствует об адекватности девитализирующей обработки.As a study using phase contrast microscopy showed, the retinas after sequential processing were a cell-free framework consisting of capillary basement membranes, extracellular matrix fibers, components of the inner retinal border membrane (collagen fibrils and Muller cell basal membranes) and posterior hyaloid fibrils woven into it vitreous membranes, which indicates the adequacy of devitalizing treatment.
Две глазные чаши после извлечения нейральных сетчаток наполняли холодным раствором Хэнкса с ЭДТА и спустя 30 мин начинали процесс сбора клеток нативного РПЭ. В течение всей процедуры глазные чаши находились на льду в растворе Хэнкса.After extraction of the neural retinas, two eye cups were filled with cold Hanks solution with EDTA and after 30 min the process of collecting cells of native RPE was started. Throughout the procedure, the eye cups were on ice in a Hanks solution.
Контролируя процесс под бинокулярной лупой, наконечником 200 мкл проводили по слою и одновременно засасывали клетки, отделившиеся от мембраны Бруха.Controlling the process under a binocular magnifier, 200 μl of the tip was carried out along the layer and at the same time the cells separated from the Bruch membrane were aspirated.
Клетки нативного РПЭ, собранные из одного глазного яблока, переносили в стерильные пробирки, убирали надосадочную жидкость и заливали лизирующим раствором TRI®-Reagent (Sigma, США) из расчета 1 мл раствора TRI®-Reagent на 50 мг ткани, пипетировали до гомогенного состояния раствора, лизат клеток инкубировали 7 мин при температуре 22°C, переносили в стерильные пробирки и хранили при температуре минус 20°C до проведения ПЦР оценки дифференцировки клеток.Native RPE cells collected from one eyeball were transferred into sterile tubes, the supernatant was removed and filled with TRI ® -Reagent lysis solution (Sigma, USA) at the rate of 1 ml of TRI ® -Reagent solution per 50 mg of tissue, pipetted to a homogeneous solution the cell lysate was incubated for 7 min at a temperature of 22 ° C, transferred to sterile tubes and stored at a temperature of minus 20 ° C until a PCR assessment of cell differentiation was performed.
В клетках нативного РПЭ при проведении ПЦР оценки выявлялась экспрессия на мажорном уровне гена RPE65, являющегося маркером клеток РПЭ. Кроме того, в нативном РПЭ наблюдалась экспрессия на минорном уровне гена плюрипотеного статуса Oct4 (POU5F1) и маркеров нейральных стволовых клеток Musashi 1 и РахG, что позволяет предположить наличие в нативной ткани немногочисленной популяции клеток со свойствами нейральных стволовых-прогениторных клеток.In the cells of the native RPE during PCR assessment, expression at the major level of the RPE65 gene, which is a marker of RPE cells, was detected. In addition, in the native RPE, expression of the Oct4 pluripoten gene (POU5F1) and markers of neural
Клетки нативного РПЭ, собранные из второго глазного яблока, переносили в стерильную среду для выделения следующего состава: питательная среда DMEM/F12 (1:1), дополненная 15% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина и антибиотиками пенициллина-стрептомицина в стандартной концентрации, и центрифугировали в течение 7 мин при 600 об/мин. Клетки РПЭ ресуспендировали в полной культуральной среде, следующего состава: питательная среда DMEM/F12 (1:1), дополненная 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина, 1%-ным раствором заменимых аминокислот, 1%-ным раствором нейральной добавки N2 (Gibco, Invitrogen, США), 20 нг/мл основного фактора роста фибробластов (оФРФ) и антибиотиками пенициллина-стрептомицина в стандартной концентрации, затем после мягкого пипетирования равномерно распределяли в стерильных пластиковых флаконах площадью 25 см2 без покрытия (Greiner, Германия) и культивировали при температуре 37°C и 5% CO2. Спустя 5-7 суток проводили первую смену среды и продолжали культивировать со сменой среды через 2-3 суток до достижения клетками конфлюэнтного монослоя и образования первичной культуры.Native RPE cells collected from the second eyeball were transferred to a sterile medium to isolate the following composition: DMEM / F12 medium (1: 1) supplemented with 15% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine and standard concentrations of penicillin-streptomycin antibiotics and centrifuged for 7 minutes at 600 rpm. RPE cells were resuspended in a complete culture medium, of the following composition: DMEM / F12 medium (1: 1) supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 1% essential amino acid solution, 1% neural supplement solution N2 (Gibco, Invitrogen, USA), 20 ng / ml of the main fibroblast growth factor (RPF) and antibiotics of penicillin-streptomycin in standard concentration, then, after soft pipetting, they were evenly distributed in sterile plastic bottles with an area of 25 cm 2 without coating (Greiner, Germany) and cultivated temperature of 37 ° C and 5% CO 2. After 5-7 days, the first change of medium was carried out and continued to cultivate with a change of medium after 2-3 days until the cells reached a confluent monolayer and the formation of the primary culture.
Затем проводили пассирование конфлюэнтной первичной культуры, используя раствор трипсина - версена (1:3). Клетки культивировали в плотности 1 - 2×104 кл./см2 в полной культуральной среде, следующего состава: питательная среда DMEM/F12 (1:1), дополненная 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина, 1%-ным раствором заменимых аминокислот, 1%-ным раствором нейральной добавки N2 (Gibco, Invitrogen, США), 20 нг/мл основного фактора роста фибробластов (оФРФ) и антибиотиками пенициллина-стрептомицина в стандартной концентрации. Культивирование проводили во флаконах и в 2- или 4-луночных слайд-камерах для культур клеток (BD Falcon™, BD Biosciences, США).Then, the confluent primary culture was passaged using trypsin - versene solution (1: 3). Cells were cultured in a density of 1 - 2 × 10 4 cells / cm 2 in a complete culture medium, the following composition: DMEM / F12 medium (1: 1) supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 1% - with a replaceable amino acid solution, a 1% solution of N2 neural supplement (Gibco, Invitrogen, USA), 20 ng / ml of the main fibroblast growth factor (RPF) and penicillin-streptomycin antibiotics in standard concentration. Cultivation was carried out in vials and in 2- or 4-well slide chambers for cell cultures (BD Falcon ™, BD Biosciences, USA).
Клетки РПЭ на слайд-камерах через 2-3 суток при достижении ими субконфлюэнтного слоя фиксировали охлажденным ацетоном. Далее предметные стекла с клетками освобождали от разделительных решеток, предметные стекла высушивали при температуре 20°C, заворачивали в фольгу и хранили в низкотемпературном холодильнике при температуре минус 70-80°C до проведения ИГХ оценки полученных культур.RPE cells on slide chambers after 2-3 days when they reached the subconfluent layer were fixed with chilled acetone. Next, the glass slides with cells were freed from the separation gratings, the glass slides were dried at a temperature of 20 ° C, wrapped in foil and stored in a low-temperature refrigerator at a temperature of minus 70-80 ° C until an IHC of the obtained cultures was evaluated.
Клеточные культуры при ИГХ оценке были положительны на пронейральные (Рах6), нейральные (Nestin, β-tubulin III, nNOS, TH, NF 70 and 200kd, N-cadherin, Recoverin) и глиальные (виментин, GFAP, CNPase) маркеры, а также маркер эпителиальных клеток PanCK. ИГХ оценку и фотографирование проводили с помощью светового микроскопа Olympus АН3 (Япония). Поскольку такие клетки, которые могут контаминировать клеточные культуры РПЭ из подлежащей хориоидеи, как фибробласты, меланоциты, эндотелиальные клетки и перициты, являются цитокератин-негативны, то наличие окрашивания на PanCK подтверждало получение клеточных культур из РПЭ.Cell cultures upon IHC assessment were positive for proneural (Pax6), neural (Nestin, β-tubulin III, nNOS, TH, NF 70 and 200kd, N-cadherin, Recoverin) and glial (vimentin, GFAP, CNPase) markers, as well PanCK epithelial cell marker. IHC assessment and photographing was performed using an Olympus AN3 light microscope (Japan). Since cells that can contaminate RPE cell cultures from the underlying choroid, such as fibroblasts, melanocytes, endothelial cells, and pericytes, are cytokeratin-negative, the presence of PanCK staining confirmed the receipt of cell cultures from RPE.
Окрашивание на пронейральные, нейральные и глиальные маркеры демонстрирует, что клетки РПЭ человека в условиях культивирования были коммитированы в нейральном направлении.Staining for proneural, neural, and glial markers demonstrates that human RPE cells under culture conditions were committed in the neural direction.
Клетки РПЭ во флаконах росли в виде адгезивных монослойных культур. Наблюдение за клеточными культурами РПЭ проводили с помощью инвертированного микроскопа Olympus СКХ31 (Япония).RPE cells in vials grew in the form of adhesive monolayer cultures. RPE cell cultures were monitored using an Olympus SKX31 inverted microscope (Japan).
С культуральных флаконов клетки первичной культуры и культуры клеток РПЭ 1-5 пассажа использовали для проведения ПЦР оценки. Для этого монослой клеток промывали 1 раз DPBS (ПанЭко, Россия), заливали лизирующим раствором TRI®-Reagent (Sigma, США) из расчета 1 мл на 25 см2 культурального флакона, клеточный лизат пипетировали до гомогенного прозрачного состояния раствора, гомогенат инкубировали 5 мин при температуре 22°C, а затем переносили в стерильные пробирки и хранили при температуре минус 20°C до проведения выделения тотальной РНК и синтеза кДНК.From culture bottles, cells of the primary culture and RPE cell culture of passage 1-5 were used for PCR assessment. For this, the cell monolayer was washed once with DPBS (PanEco, Russia), filled with TRI ® -Reagent lysis solution (Sigma, USA) at the rate of 1 ml per 25 cm 2 of the culture bottle, the cell lysate was pipetted to a homogeneous transparent state of the solution, the homogenate was incubated for 5 min at a temperature of 22 ° C, and then transferred to sterile tubes and stored at a temperature of minus 20 ° C until total RNA was isolated and cDNA was synthesized.
ПЦР оценка культивируемых клеток РПЭ взрослого человека по сравнению с нативным РПЭ показала резкое падение уровня экспрессии гена RPE65, маркера клеток РПЭ, участвующего в цикле фототрансдукции при взаимодействии их с фоторецепторами, что свидетельствует о начале дедифференцировки. В клетках первичной и пассируемых культур одновременно детектировалась экспрессия генов-маркеров стволовых-прогениторных клеток: Oct4 (POU5F1), Nanog, Musashi 1 и Рах6. Наличие экспрессии нейральных маркеров β tubulin III, Рах6 и Musashi 1 свидетельствовало о нейральном потенциале клеточных культур РПЭ.PCR assessment of cultured adult RPE cells compared to native RPE showed a sharp drop in the expression level of the RPE65 gene, a marker of RPE cells involved in the phototransduction cycle when they interact with photoreceptors, which indicates the onset of dedifferentiation. In the cells of primary and passivated cultures, expression of stem marker-progenitor cell marker genes was simultaneously detected: Oct4 (POU5F1), Nanog,
Результаты проведенной ИГХ оценки и молекулярно-генетического анализа показали, что в условиях культивирования клетки РПЭ глаза взрослого человека претерпевают сильные изменения, они способны к дедифференцировке и развитию по нейральному пути, т.е. комитируются в направлении ретинальных нейральных клеток.The results of the IHC assessment and molecular genetic analysis showed that under the conditions of RPE cell cultivation, the eyes of an adult undergo strong changes, they are capable of dedifferentiation and development along the neural pathway, i.e. commits in the direction of retinal neural cells.
Далее проводили колонизирование бесклеточного каркаса сетчатки, хранившегося в течение 2 суток при температуре 4°C в среде DMEM/F12, суспензией аллогенных клеток РПЭ 5-го пассажа в плотности 4×104 кл./см2. В качестве аллогенных клеток РПЭ для колонизирования бесклеточного каркаса сетчатки использовали клеточные культуры РПЭ 5-го пассажа, полученные из глазного яблока взрослого человека (ж, 50 лет). Способ получения нативных клеток РПЭ, способ получения первичной культуры и культур клеток РПЭ 1-5 пассажа, коммитирования клеток РПЭ в нейральном направлении и снятия их с культуральной поверхности раствором трипсина-версена (1:3) приведены в примере 1.Next, the acellular skeleton of the retina, stored for 2 days at 4 ° C in DMEM / F12 medium, was colonized with a suspension of allogeneic RPE cells of the 5th passage at a density of 4 × 10 4 cells / cm 2 . The 5th passage RPE cell cultures obtained from an adult's eyeball (w, 50 years) were used as allogeneic RPE cells for colonizing the cell-free retinal framework. The method of obtaining native RPE cells, the method of obtaining the primary culture and cultures of RPE cells 1-5 of passage, committing RPE cells in the neural direction and removing them from the culture surface with trypsin-versene solution (1: 3) are shown in Example 1.
Перед нанесением культивированных клеток РПЭ бесклеточный каркас сетчатки был промыт 7 раз в питательной среде DMEM/F12 (1:1) с антибиотиками пенициллином-стрептомицином в стандартной концентрации и перенесен в стерильную 1-луночную слайд-камеру (BD Falcon™, BD Biosciences, США), залит 2 мл полной культуральной среды, состоящей из питательной среды DMEM/F12 (1:1), дополненной 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина и антибиотиками, и помещен в CO2-инкубатор, имеющий температуру 37°C, 5% CO2 в воздухе, для уравновешивания pH среды.Before applying the cultured RPE cells, the cell-free retinal framework was washed 7 times in DMEM / F12 nutrient medium (1: 1) with antibiotics penicillin-streptomycin in standard concentration and transferred to a sterile 1-well slide chamber (BD Falcon ™, BD Biosciences, USA ), filled with 2 ml of a complete culture medium consisting of DMEM / F12 nutrient medium (1: 1), supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine and antibiotics, and placed in a CO 2 incubator having a temperature of 37 ° C , 5% CO 2 in air, to balance the pH of the medium.
На бесклеточный каркас сетчатки человека высаживали посредством диффузионного осаждения суспензию аллогенных клеток РПЭ 5-го пассажа в количестве 350 тыс (плотностью 4×104 кл./см2) в 2 мл полной культуральной среды того же состава, в котором находился бесклеточный каркас. Клетки культивировали при температуре 37°C и 5% CO2, со сменой среды через 2-3 суток.A suspension of allogeneic RPE cells of the 5th passage in the amount of 350 thousand (
На 2-е сутки при исследовании с помощью фазово-контрастного микроскопа отмечалось разделение клеток на 2 субпопуляции: одни клетки распластывались на поверхности культурального пластика, а другие прикреплялись к поверхности бесклеточного матрикса, но оставались округлой формы.On the 2nd day, when studying with a phase-contrast microscope, the cells were divided into 2 subpopulations: some cells were spread on the surface of the culture plastic, while others were attached to the surface of the cell-free matrix, but remained round.
На 14-е сутки на поверхности бесклеточного матрикса определялись округлые клетки.On the 14th day, round cells were determined on the surface of the acellular matrix.
Фиксацию колонизированного культивированными клетками бесклеточного каркаса сетчатки 4% параформальдегидом проводили через 25 суток. Фиксированные препараты промывали в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7.4), проводили по спиртам с восходящей концентрацией 70, 96 и 100%-ный спирт и заливали в парафин.Fixation of a cell-free retinal framework colonized by cultured cells with 4% paraformaldehyde was carried out after 25 days. The fixed preparations were washed in phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.4), carried out with alcohols with an ascending concentration of 70, 96, and 100% alcohol and poured into paraffin.
Из залитых в парафин блоков изготавливали на микротоме гистологические срезы толщиной 5 мкм, которые монтировали на предметные стекла, покрытые адгезивом.From paraffin embedded blocks,
Изучение локализации культивируемых клеток РПЭ в бесклеточной сетчатки проводили на серийных парафиновых срезах, окрашенных гематоксилином и эозином, с помощью светового микроскопа Olympus АН3 (Япония). Клетки РПЭ образовывали конгломераты округлой формы и на поверхности бесклеточного матрикса сетчатки и на поверхности стекловидного тела (в местах отсутствия сетчатки).The study of the localization of cultured RPE cells in the acellular retina was performed on serial paraffin sections stained with hematoxylin and eosin using an Olympus AN3 light microscope (Japan). RPE cells formed round conglomerates both on the surface of the acellular matrix of the retina and on the surface of the vitreous (in places where there is no retina).
Оценку дифференцировки культивируемых клеток РПЭ, заселивших бесклеточную сетчатку, проводили методом иммунопероксидазного окрашивания, используя готовые к использованию мышиные моноклональные антитела к CD31, CD34, тирозиназе, СК7, СК8, СК18, СК19, виментину, GFAP, S100 и NSE (Dako, Дания).The differentiation of cultured RPE cells that populated the acellular retina was assessed by immunoperoxidase staining using ready-to-use murine monoclonal antibodies to CD31, CD34, tyrosinase, CK7, CK8, CK18, CK19, vimentina, GFAP, S100 and NSE (Dako, Denmark).
Клетки РПЭ, заселившие сетчатку, были негативны на маркеры эндотелиальных клеток (CD31, CD34) и маркер меланоцитов (тирозиназу). Позитивное окрашивание отмечалось на маркеры дифференцированных (СК8 и СК18) и культивированных (СК7 и СК19) клеток РПЭ, а также на глиальные (виментин, S100 и GFAP) и нейрональный (NSE) маркеры. GFAP-позитивное окрашивание определялось в виде сети в округлых образованиях.RPE cells that populated the retina were negative for endothelial cell markers (CD31, CD34) and melanocyte marker (tyrosinase). Positive staining was observed on markers of differentiated (CK8 and CK18) and cultured (CK7 and CK19) RPE cells, as well as on glial (vimentin, S100 and GFAP) and neuronal (NSE) markers. GFAP-positive staining was determined as a network in rounded formations.
Как видно из примера, бесклеточный каркас сетчатки через 2 суток после девитализирующей обработки успешно колонизировался аллогенными культивированными клетками РПЭ. В присутствии 3D-матрикса аллогенные клетки РПЭ 5-го пассажа колонизировали бесклеточный каркас сетчатки, образуя конгломераты округлой формы и на поверхности бесклеточного матрикса сетчатки и на поверхности стекловидного тела (в местах отсутствия сетчатки).As can be seen from the example, the cell-free retinal framework was successfully colonized 2 days after devitalizing treatment by allogeneic cultured RPE cells. In the presence of the 3D matrix, allogeneic RPE cells of the 5th passage colonized the acellular retinal framework, forming round conglomerates both on the surface of the acellular matrix of the retina and on the surface of the vitreous (in places where there is no retina).
Культивированные клетки РПЭ, иммобилизованные на носителе из бесклеточного матрикса сетчатки, сохраняют свою жизнеспособность, пролиферативную и миграционную активность и заданное направление гистоспецифической дифференцировки в течение минимум 25 суток.Cultured RPE cells immobilized on a carrier from a acellular matrix of the retina retain their viability, proliferative and migratory activity, and the given direction of histospecific differentiation for at least 25 days.
Таким образом, колонизирование бесклеточного каркаса сетчатки жизнеспособными аллогенными культивированными клетками РПЭ, показавшими специфическую миграцию и дифференцировку, свидетельствует, что осуществлено моделирование тканевой структуры сетчатки глаза человека.Thus, the colonization of the acellular skeleton of the retina by viable allogeneic cultured RPE cells, which showed specific migration and differentiation, indicates that the tissue structure of the human retina was modeled.
Предлагаемое изобретение позволяет создать способ моделирования тканевой структуры и/или репаративной функции сетчатки путем создания ex vivo не имеющей мировых аналогов трехмерной модели, состоящей из бесклеточного матрикса сетчатки человека, биологически инертного, не ухудшающего рост и дифференцировку клеточной культуры ретинального пигментного эпителия, с заданными параметрами количества, плотности и тканевой дифференцировки.The present invention allows to create a method for simulating the tissue structure and / or reparative function of the retina by creating ex vivo a three-dimensional model that has no world analogues and consists of a cell-free human retina matrix that is biologically inert and does not impair the growth and differentiation of the cell culture of retinal pigment epithelium with specified quantity parameters , density and tissue differentiation.
Изобретение может быть использовано для изучения дифференцировки культивированных клеток ретинального пигментного эпителия, для исследования действия на пигментный эпителий при добавлении в среду культивирования разных факторов, моделирования процессов, происходящих в пигментном эпителии при повреждении и патологических состояниях сетчатки, а также изучения регенерационных ответов клеток пигментного эпителия сетчатки.The invention can be used to study the differentiation of cultured cells of the retinal pigment epithelium, to study the effect on the pigment epithelium when various factors are added to the culture medium, to simulate the processes occurring in the pigment epithelium with damage and pathological conditions of the retina, as well as to study the regenerative responses of retinal pigment epithelial cells .
Изобретение позволит определить направление дальнейших исследований, которые в будущем помогут создать жизнеспособный заместитель сетчатки глаза человека и тканевые аналоги нервной ткани для замещения пораженных тканей сетчатки, позволяющих лечить и/или предотвращать глазные болезни, такие как возрастная макулярная дегенерация как влажная, так и сухая, глаукома, диабетическая ретинопатия, включая диабетический отек желтого пятна, хориоидальная неоваскулярная мембрана, увеит, миопическая дегенерация, глазные опухоли, окклюзия центральной вены сетчатки, покраснение радужки, неоваскуляризация глаз, центральная серозная ретинопатия, болезни поверхности глаза, такие как синдром сухого глаза, окклюзия центральной артерии сетчатки, кистозный макулярный отек и любое другое дегенеративное заболевание глаз.The invention will allow us to determine the direction of further research, which in the future will help create a viable substitute for the human retina and tissue analogues of nerve tissue to replace affected retinal tissues, which can treat and / or prevent eye diseases, such as age-related macular degeneration, both wet and dry, glaucoma , diabetic retinopathy, including diabetic macular edema, choroidal neovascular membrane, uveitis, myopic degeneration, eye tumors, occlusion center retinal vein veins, iris redness, eye neovascularization, central serous retinopathy, eye surface diseases such as dry eye syndrome, central retinal artery occlusion, cystic macular edema and any other degenerative eye disease.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012114183/14A RU2486603C1 (en) | 2012-04-11 | 2012-04-11 | Method for simulating tissue structure of human retina |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012114183/14A RU2486603C1 (en) | 2012-04-11 | 2012-04-11 | Method for simulating tissue structure of human retina |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2486603C1 true RU2486603C1 (en) | 2013-06-27 |
Family
ID=48702412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012114183/14A RU2486603C1 (en) | 2012-04-11 | 2012-04-11 | Method for simulating tissue structure of human retina |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2486603C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729937C1 (en) * | 2019-11-15 | 2020-08-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Минздрава России) | Method of subretinal transplantation of retinal pigment epithelium (rpe) cells differentiated from human induced pluripotent stem cells, with atrophy of retinal pigment epithelium in experiment |
RU2751353C1 (en) * | 2020-07-27 | 2021-07-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российский Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России) | Method for obtaining decellularised matrix of amniotic membrane for further reconstruction of tissue defects |
CN114848833A (en) * | 2022-05-13 | 2022-08-05 | 中山大学中山眼科中心 | Method for assisting cell delivery of torsos function by acellular matrix glue |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008129554A1 (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-30 | Hadasit Medical Research Services & Development Limited | Stem cell-derived retinal pigment epithelial cells |
RU2409663C1 (en) * | 2009-10-14 | 2011-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное Агентство по науке и инновациям | Method for producing dedifferentiated cells of adult retinal pigment eye epithelium |
-
2012
- 2012-04-11 RU RU2012114183/14A patent/RU2486603C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008129554A1 (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-30 | Hadasit Medical Research Services & Development Limited | Stem cell-derived retinal pigment epithelial cells |
RU2409663C1 (en) * | 2009-10-14 | 2011-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное Агентство по науке и инновациям | Method for producing dedifferentiated cells of adult retinal pigment eye epithelium |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
HYNES S.R. et al. A tissue-engineered approach towards retinal repair: Scaffolds for cell transplantation to the subretinal space 2010, найдено из Интернет: http://rd.spiringer.com/article/10.1007/s00417-009-1263-7/fulltext.html. * |
SHOZO SONODA et al. A protocol for the culture and diflerentiation of highly polarized human retinal pigment epithelial cells, Nat Protoc. 2009: 4(5): 662-673., найдено из Интернет: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articlcs/PMC2688697/. * |
ТАХЧИДИ X.П. и др. Сравнительная характеристика влияния фактора пигментного эпителия (PEDF) и авастина на органотипические культуры сетчатки. Офтальмохирургия No.4, 2009, с.45-49. * |
ТАХЧИДИ X.П. и др. Сравнительная характеристика влияния фактора пигментного эпителия (PEDF) и авастина на органотипические культуры сетчатки. Офтальмохирургия №4, 2009, с.45-49. SHOZO SONODA et al. A protocol for the culture and diflerentiation of highly polarized human retinal pigment epithelial cells, Nat Protoc. 2009: 4(5): 662-673., найдено из Интернет: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articlcs/PMC2688697/. HYNES S.R. et al. A tissue-engineered approach towards retinal repair: Scaffolds for cell transplantation to the subretinal space 2010, найдено из Интернет: http://rd.spiringer.com/article/10.1007/s00417-009-1263-7/fulltext.html. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729937C1 (en) * | 2019-11-15 | 2020-08-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Минздрава России) | Method of subretinal transplantation of retinal pigment epithelium (rpe) cells differentiated from human induced pluripotent stem cells, with atrophy of retinal pigment epithelium in experiment |
RU2751353C1 (en) * | 2020-07-27 | 2021-07-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российский Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России) | Method for obtaining decellularised matrix of amniotic membrane for further reconstruction of tissue defects |
CN114848833A (en) * | 2022-05-13 | 2022-08-05 | 中山大学中山眼科中心 | Method for assisting cell delivery of torsos function by acellular matrix glue |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Haagdorens et al. | Limbal stem cell deficiency: current treatment options and emerging therapies | |
Fronk et al. | Methods for culturing retinal pigment epithelial cells: a review of current protocols and future recommendations | |
US7727550B2 (en) | Biologically active native biomatrix composition | |
Alexander et al. | Retinal pigment epithelium transplantation: concepts, challenges, and future prospects | |
Edelman et al. | A cultural renaissance: in vitro cell biology embraces three-dimensional context | |
KR101994492B1 (en) | Method of producing retinal pigment epithelial cell sheet | |
CN111511377A (en) | Compositions and methods for restoring or preventing vision loss from disease or traumatic injury | |
CN113088481A (en) | Method for producing retinal pigment epithelial cell sheet | |
Proulx et al. | Tissue engineering of feline corneal endothelium using a devitalized human cornea as carrier | |
US8691207B2 (en) | Transplantation of cells expressing markers for photoreceptor cells and retinal ganglion cells induced from Müller stem cells | |
Faye et al. | Focus on cell therapy to treat corneal endothelial diseases | |
Wongvisavavit et al. | Challenges in corneal endothelial cell culture | |
CN105874060A (en) | Use of mesothelial cells in tissue bioengineering and artificial tissues | |
WO2020223226A1 (en) | Compositions and methods for the treatment of retinal degeneration | |
RU2486603C1 (en) | Method for simulating tissue structure of human retina | |
US20130189341A1 (en) | Generation of photoreceptors from human retinal progenitor cells using polycaprolactone substrates | |
Layer et al. | New concepts for reconstruction of retinal and pigment epithelial tissues | |
Kuznetsova et al. | Heterogeneity of retinal pigment epithelial cells from adult human eye in different culturing systems | |
Tian et al. | Screening and optimization of potential injection vehicles for storage of retinal pigment epithelial stem cell before transplantation | |
Gopala Pillai | Stem cells for ocular tissue engineering and regeneration | |
Skottman | RPE and Stem Cell Therapy | |
Venugopal et al. | Stem cell–based therapeutic approaches toward corneal regeneration | |
Novikova et al. | The retinal pigment epithelial cells of the adult newt and rat under conditions of in vitro organotypic culture | |
Rempel et al. | Human pluripotent stem cell-derived photoreceptors switch from cell autonomous axon extension to non-cell autonomous process pulling during synaptic marker redistribution | |
Baranov et al. | A Bridge to the Brain |