Istituzione di un clinicamente rilevanti<em> Ex Vivo</em> Mock chirurgia della cataratta modello per indagare epiteliale Wound Repair in un microambiente Native

Summary

Described here is the establishment of a clinically relevant ex vivo mock cataract surgery model that can be used to investigate mechanisms of the injury response of epithelial tissues within their native microenvironment.

Abstract

The major impediment to understanding how an epithelial tissue executes wound repair is the limited availability of models in which it is possible to follow and manipulate the wound response ex vivo in an environment that closely mimics that of epithelial tissue injury in vivo. This issue was addressed by creating a clinically relevant epithelial ex vivo injury-repair model based on cataract surgery. In this culture model, the response of the lens epithelium to wounding can be followed live in the cells’ native microenvironment, and the molecular mediators of wound repair easily manipulated during the repair process. To prepare the cultures, lenses are removed from the eye and a small incision is made in the anterior of the lens from which the inner mass of lens fiber cells is removed. This procedure creates a circular wound on the posterior lens capsule, the thick basement membrane that surrounds the lens. This wound area where the fiber cells were attached is located just adjacent to a continuous monolayer of lens epithelial cells that remains linked to the lens capsule during the surgical procedure. The wounded epithelium, the cell type from which fiber cells are derived during development, responds to the injury of fiber cell removal by moving collectively across the wound area, led by a population of vimentin-rich repair cells whose mesenchymal progenitors are endogenous to the lens¹. These properties are typical of a normal epithelial wound healing response. In this model, as in vivo, wound repair is dependent on signals supplied by the endogenous environment that is uniquely maintained in this ex vivo culture system, providing an ideal opportunity for discovery of the mechanisms that regulate repair of an epithelium following wounding.

Introduction

La clinicamente rilevante, la chirurgia della cataratta finto, ex vivo epiteliale modello guarigione delle ferite qui descritto è stato sviluppato per fornire uno strumento per indagare i meccanismi che regolano la riparazione dei tessuti epiteliali in risposta ad un infortunio. Le caratteristiche principali che sono state finalizzate per nella creazione di questo modello inclusi 1) creare condizioni che strettamente replicato la risposta in vivo a ferire in un ambiente culturale, 2) la facilità di modulare gli elementi regolatori di riparazione, e 3) capacità di immagine il processo di riparazione, nella sua interezza, in tempo reale. La sfida, quindi, è stato quello di creare un modello di cultura in cui è stato possibile studiare e manipolare, riparazione della ferita epiteliale in microambiente nativo delle cellule. La disponibilità di questo modello ferita riparazione apre nuove possibilità per individuare gli spunti di segnalazione endogeni di matrice proteine, citochine e chemochine che regolano il processo di riparazione. Inoltre, il modello è ideale per l'esame come unn epitelio è in grado di muoversi come un foglio collettivo per ri-epithelialize della ferita ^2,3, e per la determinazione della stirpe di cellule mesenchimali capo sul bordo della ferita che funzionano nel dirigere la migrazione collettiva dell'epitelio feriti ^4. Questo modello offre anche una piattaforma con cui identificare terapie che potrebbero promuovere efficace la guarigione delle ferite e prevenire ferita aberrante riparazione ^5.

Ci sono già un certo numero di modelli disponibili ferita riparazione, sia nella cultura e in vivo, che hanno fornito la maggior parte di ciò che si conosce il processo di riparazione delle ferite oggi. In modelli animali di lesioni, come cornea ^6-12 e ^13-17 della pelle, vi è la possibilità di studiare la risposta del tessuto al ferimento nel contesto di tutti i mediatori riparazione che potrebbero essere coinvolti nel processo, compresi i contributi dal vascolarizzazione e del sistema nervoso. Tuttavia, vi sono limitazioni per manipolare il expericondizioni mentali in vivo, e non è ancora possibile condurre studi di imaging della risposta di riparazione in vivo, continuamente nel tempo. Al contrario, la maggior parte dei modelli di coltura in vitro ferita riparazione, come la ferita graffiatura, possono essere facilmente manipolati e seguiti nel tempo ma mancano contesto ambientale di studiare guarigione delle ferite nel tessuto in vivo. Mentre ex vivo modelli offrono il vantaggio di studiare il processo di riparazione pregiudizio continua nel tempo nel contesto del microambiente delle cellule associata alla capacità di modulare i regolatori molecolari di riparazione in qualsiasi punto di tempo nel processo, ci sono alcuni modelli che si adattano questi parametri.

Qui è descritto una procedura per generare altamente riproducibile ex vivo epiteliali guarigione della ferita culture che riproducono la risposta di un tessuto epiteliale di un ferimento fisiologico. Utilizzando la lente pulcino embrione come fonte di tessuto, un ex vivo mocviene eseguita la chirurgia della cataratta k. L'obiettivo è un tessuto ideale da utilizzare per questi studi dal momento che è indipendente all'interno di una spessa capsula membrana basale, avascolare, non è innervato, e priva di qualsiasi stroma associato ^18,19. Nella malattia umana, chirurgia della cataratta Indirizzi perdita della vista a causa opacizzazione della lente, e comporta la rimozione della massa cellulare fibre lente, che comprende la maggior parte della lente. Dopo visione chirurgia della cataratta viene ripristinata mediante l'inserimento di una lente intraoculare artificiale. La procedura di chirurgia della cataratta, attraverso la rimozione di cellule di fibre, induce una risposta lesioni nell'epitelio lente adiacente, che risponde riepitelizzazione dell'area posteriore della capsula del cristallino che era stato occupato dalle cellule della fibra. Nella chirurgia della cataratta, come nella maggior parte delle risposte di riparazione della ferita, si verifica talvolta un esito fibrotico aberrante risposta guarigione della ferita, associata alla comparsa di miofibroblasti, che nella lente è noto come posteriore capsule opacizzazione ^20-22. Per generare il modello guarigione delle ferite chirurgia della cataratta, una procedura di chirurgia della cataratta è imitato in lenti rimosso dall'occhio pulcino embrione per produrre una lesione fisiologica. Rimozione microchirurgica delle fibre lente risultati cellule in una ferita circolare molto consistente circondata dalle cellule epiteliali lente. Questa popolazione di cellule rimane fermamente attaccata alla membrana capsula del cristallino seminterrato ed è ferito dalla procedura chirurgica. Le cellule epiteliali migrano sulla zona dissodata della membrana basale endogena per guarire la ferita, guidata da una popolazione di cellule mesenchimali ricche di vimentina noti nel processo di riparazione come cellule capo ^1. Con questo modello la risposta di un epitelio di lesione può essere facilmente visualizzata e seguita con il tempo nel contesto del microambiente delle cellule. Le cellule sono facilmente accessibili per le modifiche dell'espressione o l'attivazione di molecole che dovrebbero svolgere un ruolo nella riparazione delle ferite. Una potente funzione di thè il modello è la capacità di isolare e studiare i cambiamenti specifici di migrazione nel quadro di guarigione della ferita. La capacità di preparare un gran numero di ex vivo cicatrizzanti culture abbinati invecchiato per studi è un altro vantaggio di questo modello. Così, questo modello di sistema offre l'opportunità unica di prendere in giro a parte i meccanismi di riparazione delle ferite e terapie di prova per il loro effetto sul processo di guarigione delle ferite. Il finto modello ex vivo chirurgia della cataratta dovrebbe avere ampia applicabilità, fornendo una risorsa fondamentale per lo studio dei meccanismi di riparazione del pregiudizio.

Protocol

Il seguente protocollo è conforme alle Istituzionale Animal Care and Use Committee linee guida Thomas Jefferson University e con la dichiarazione ARVO per l'uso di animali in Vision Research. 1. Configurazione e preparazione di lenti per la Cultura Ex Vivo Wound Mettere tre 100 piatti mm Petri in una, cappa a flusso laminare sterile. Riempire due dei piatti petri metà con tampone Tris / destrosio (buffer TD; 140 mM NaCl, KCl 5 mM, 0,7 mM Na 2 PO 4,</…

Representative Results

Ex Vivo Modello creato per studiare il processo di guarigione delle ferite nei microambiente nativo le cellule ' Per studiare i meccanismi coinvolti nella regolazione guarigione delle ferite di un epitelio all'interno microambiente nativo delle cellule, un clinicamente rilevante ex vivo finto modello chirurgia della cataratta è stato creato. Questo modello è stato creato da tessuto lente che offre molti vantaggi per le sue proprietà intrinseche: 1) l'obiettiv…

Discussion

Here is described a technique for preparing a culture model of wound repair that involves performing an ex vivo cataract surgery on chick embryo lenses after their removal from the eye. The lens epithelium responds to this clinically relevant wounding with a repair process that closely mimics that which occurs in vivo, and shares features with wound repair in other epithelial tissues^2,4. While the protocol is straightforward and simple to follow, performing mock cataract surgery with embryoni…

Materials

Sodium Chloride (NaCl)	Fisher Scientific	S271-3	Use at 140mM in TD Buffer
Potassium Chloride (KCl)	Fisher Scientific	P217-500	Use at 5mM in TD Buffer
Sodium Phosphate (Na2HPO4)	Sigma	S0876	Use at .7mM in TD Buffer
D-glucose (Dextrose)	Fisher Scientific	D16-500	Use at 0.5mM in TD Buffer
Tris Base	Fisher Scientific	BP152-1	Use at 8.25mM in TD Buffer
Hydrochloric acid	Fisher Scientific	A144-500	Use to pH TD buffer to 7.4
Media 199	GIBCO	11150-059
L-glutamine	Corning/CellGro	25-005-CI	Use at 1% in Media199
Penicillin/streptomycin	Corning/CellGro	30-002-CI	Use at 1% in Media199
100mm petri dishes	Fisher Scientific	FB0875711Z
Stericup Filter Unit	Millipore	SCGPU01RE	Use to filter sterilize Media
Dumont #5 forceps (need 2)	Fine Science Tools	11251-20
35mm Cell Culture Dish	Corning	430165
27 Gauge 1mL SlipTip with precision glide needle	BD	309623
Fine Scissors	Fine Science Tools	14058-11
Standard Forceps	Fine Science Tools	91100-12
Other Items Needed: General dissection instruments,  fertile white leghorn chicken eggs,
check egg incubator (humidified, 37.7°C), laminar flow hood, binocular stereovision dissecting
microscope