Summary

माइक्रोआरएनए उपचार के बाद मुरिन मुलर ग्लिया की पुनर्जनन क्षमता का अध्ययन करने के लिए प्राथमिक सेल संस्कृतियां

Published: March 28, 2022
doi:

Summary

माउस रेटिना से प्राप्त मुलर ग्लिया प्राथमिक संस्कृतियां माइक्रोआरएनए उपचार के बाद रेटिना पूर्वज कोशिकाओं में ग्लियाल रूपांतरण का अध्ययन करने के लिए एक बहुत मजबूत और विश्वसनीय उपकरण का प्रतिनिधित्व करती हैं। विवो दृष्टिकोण में उनके बाद के आवेदन से पहले एकल अणुओं या संयोजनों का परीक्षण किया जा सकता है।

Abstract

मुलर ग्लिया (एमजी) तंत्रिका रेटिना में प्रमुख ग्लिया हैं और रेटिना न्यूरॉन्स के लिए पुनर्योजी स्रोत के रूप में कार्य कर सकते हैं। मछली जैसे निचले कशेरुकियों में, एमजी-चालित उत्थान स्वाभाविक रूप से होता है; स्तनधारियों में, हालांकि, कुछ कारकों या आनुवंशिक / एपिजेनेटिक हेरफेर के साथ उत्तेजना की आवश्यकता होती है। चूंकि एमजी में रेटिना सेल आबादी का केवल 5% शामिल है, इसलिए मॉडल सिस्टम की आवश्यकता है जो विशेष रूप से इस सेल आबादी के अध्ययन की अनुमति देते हैं। इन मॉडल प्रणालियों में से एक प्राथमिक एमजी संस्कृतियां हैं जो प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य हैं और इसका उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है, जिसमें अणु / कारक स्क्रीनिंग और पहचान, यौगिकों या कारकों का परीक्षण, सेल निगरानी और / या कार्यात्मक परीक्षण शामिल हैं। इस मॉडल का उपयोग कृत्रिम एमआईआरएनए या उनके अवरोधकों के अभिकर्मक के माध्यम से माइक्रोआरएनए (एमआईआरएनए) के पूरक या निषेध के बाद रेटिना न्यूरॉन्स में परिवर्तित करने के लिए म्यूरिन एमजी की क्षमता का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। इम्यूनोफ्लोरोसेंट लेबलिंग और सिंगल-सेल आरएनए अनुक्रमण (एससीआरएनए-सेक) के संयोजन में एमजी-विशिष्ट रिपोर्टर चूहों के उपयोग ने पुष्टि की कि इन संस्कृतियों में पाई जाने वाली 80% -90% कोशिकाएं एमजी हैं। इस मॉडल का उपयोग करके, यह पता चला कि एमआईआरएनए एमजी को रेटिना पूर्वज कोशिकाओं (आरपीसी) में पुन: प्रोग्राम कर सकते हैं, जो बाद में न्यूरोनल जैसी कोशिकाओं में अंतर करते हैं। इस तकनीक के फायदे यह हैं कि एमआईआरएनए उम्मीदवारों को विवो अनुप्रयोगों में उनके उपयोग से पहले उनकी दक्षता और परिणाम के लिए परीक्षण किया जा सकता है।

Introduction

मुलर ग्लिया (एमजी) तंत्रिका रेटिना में प्रमुख ग्लिया हैं। उनके पास केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के अन्य हिस्सों में अन्य ग्लिया की तुलना में समान कार्य हैं जैसे कि पानी और आयन होमियोस्टेसिस को बनाए रखना, न्यूरॉन्स को पौष्टिक करना और ऊतक की रक्षा करना। एमजी की एक और आकर्षक विशेषता है: हालांकि वे परिपक्व ग्लिया हैं, फिर भी वे देर से विकास 1,2 के दौरान रेटिना पूर्वज कोशिकाओं (आरपीसी) में व्यक्त कई जीन व्यक्त करते हैं। इस समानता को रेटिना क्षति 3,4 के बाद मछली रेटिना में स्वाभाविक रूप से होने वाली एमजी-आधारित न्यूरोनल पुनर्जननका कारण माना जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान, एमजी सेल चक्र में फिर से प्रवेश करता है और आरपीसी में अंतर करता है जो तब सभी छह प्रकार के रेटिना न्यूरॉन्स में अंतर करता है। यद्यपि यह घटना मछली में स्वाभाविक रूप से होती है, स्तनधारी एमजी न्यूरॉन्स 5,6 में परिवर्तित नहीं होता है। हालाँकि, उन्हें फिर से प्रोग्राम किया जा सकता है। न्यूरॉन्स में एमजी को पुन: प्रोग्राम करने के लिए विभिन्न कारकों को दिखाया गया है; इन कारकों में मूल हेलिक्स-लूप-हेलिक्स (बीएचएलएच) प्रतिलेखन कारक अचेट-स्कूट होमोलॉग 1 (एएससीएल 1) है जो मछली पुनर्जनन 7,8 में शामिल है। चूहों में, एएससीएल 1 केवल रेटिनोजेनेसिस के दौरान आरपीसी में व्यक्त किया जाता है लेकिन परिपक्व एमजी या रेटिना न्यूरॉन्स9 में अनुपस्थित है।

विवो में सीधे कोशिकाओं को रीप्रोग्राम करना न केवल पद्धतिगत रूप से चुनौतीपूर्ण है, बल्कि एक संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति से अनुमोदन की भी आवश्यकता है। अनुमोदन प्राप्त करने के लिए, उपयोग किए गए या परिवर्तित किए गए कारकों, सांद्रता, ऑफ-टारगेट प्रभाव, अंतर्निहित तंत्र, विषाक्तता और दक्षता के बारे में प्रारंभिक डेटा की आवश्यकता होती है। सेल संस्कृति प्रणाली विवो मॉडल में उपयोग से पहले इन मानदंडों के लिए परीक्षण की अनुमति देती है। इसके अलावा, चूंकि एमजी में पूरे रेटिना सेल आबादी10 का केवल 5% शामिल है, एमजी संस्कृतियां उनके कार्य11 के अध्ययन के साथ-साथ उनके व्यवहार की अनुमति देती हैं, जिसमें माइग्रेशन12,13, प्रसार14, चोट / क्षति 15,16 के लिए तनाव प्रतिक्रिया, माइक्रोग्लिया17 या रेटिना गैंग्लियन कोशिकाओं (आरजीसी) 18 जैसे अन्य सेल प्रकारों के साथ उनकी बातचीत शामिल है, या उनकी न्यूरोजेनिक क्षमता 19,20,21। कई शोधकर्ता अपने अध्ययन के लिए अमर सेल लाइनों का उपयोग करते हैं क्योंकि उनके पास असीमित प्रसार क्षमता होती है और आसानी से बनाए रखा जा सकता है और ट्रांसफेक्ट किया जा सकता है। प्राथमिक कोशिकाएं, हालांकि, अमर कोशिकाओं की तुलना में जैविक रूप से प्रासंगिक परखों के लिए बेहतर हैं क्योंकि उनके पास सच्ची कोशिका विशेषताएं (जीन और प्रोटीन अभिव्यक्ति) हैं और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि वे विकास में एक निश्चित चरण का प्रतिनिधित्व करते हैं और इसलिए “उम्र” है। एक जानवर की उम्र (और परिणामस्वरूप एक जानवर से प्राप्त कोशिकाओं की) सेलुलर रिप्रोग्रामिंग में एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण कारक है क्योंकि सेल प्लास्टिसिटी विकास के प्रगतिशील चरण के साथ कम हो जाती है22.

यह प्रोटोकॉल विस्तार से वर्णन करता है कि पुनर्जनन का अध्ययन करने के लिए वर्तमान इन विट्रो विधि के रूप में एमआईआरएनए के साथ प्राथमिक एमजी को कैसे पुन: प्रोग्राम किया जाए। यह एमजी प्राथमिक संस्कृति मॉडल 2012 में पी 53 नॉक-आउट चूहों (टीआरपी 53-/- चूहों) 23 में एमजी की सेल प्रसार विशेषताओं का मूल्यांकन करने के लिए स्थापित किया गया था। यह दिखाया गया था कि सुसंस्कृत एमजी अपनी ग्लियाल विशेषताओं को बनाए रखता है (यानी, इम्यूनोफ्लोरोसेंट लेबलिंग के माध्यम से मूल्यांकन किए गए एस 100β, पैक्स 6 और सोक्स 2 प्रोटीन की अभिव्यक्ति), और वे विवो एमजी (एफएसीएस-शुद्ध एमजी के माइक्रोएरे) 23 में समान हैं। इसके तुरंत बाद, ग्लियाल एमआरएनए और प्रोटीन अभिव्यक्ति को वायरल वैक्टर20 का उपयोग करके एक अलग दृष्टिकोण में मान्य और पुष्टि की गई थी। कुछ साल बाद, यह पुष्टि की गई कि इन संस्कृतियों में पाई जाने वाली अधिकांश कोशिकाएं एमजी-विशिष्ट आरएलबीपी 1सीआरईआरटी: टीडीटोमैटोएसटीओपीएफएल /  इसके अलावा, एफएसीएस-शुद्ध एमजी और सुसंस्कृत प्राथमिक एमजी दोनों में एमआईआरएनए के सेट की मात्रा का ठहराव से पता चला है कि विकास चरण के दौरान सुसंस्कृत एमजी में एमजी एमआईआरएनए (एमजीलियोमिर) का स्तर बहुत भिन्न नहीं होता है। लम्बी संस्कृति अवधि, हालांकि, एमआईआरएनए के स्तर में परिवर्तन का कारण बनती है और परिणामस्वरूप एमआरएनए स्तर और प्रोटीन अभिव्यक्ति में होती है क्योंकि एमआईआरएनए ट्रांसलेशनल नियामकहैं 25.

2013 में, इस एमजी संस्कृति मॉडल का उपयोग रेटिना न्यूरॉन्स20 में एमजी को पुन: प्रोग्राम करने की उनकी क्षमता के संबंध में विभिन्न प्रतिलेखन कारकों का परीक्षण करने के लिए किया गया था। एएससीएल 1 को एक बहुत मजबूत और विश्वसनीय रिप्रोग्रामिंग कारक पाया गया। वायरल वैक्टर के माध्यम से एएससीएल 1 की ओवरएक्सप्रेशन ने रूपात्मक परिवर्तन, न्यूरोनल मार्करों की अभिव्यक्ति और न्यूरोनल इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल गुणों का अधिग्रहण किया। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि इन पहले इन विट्रो प्रयोगों से प्राप्त अंतर्दृष्टि और परिणामों को सफलतापूर्वक विवो अनुप्रयोगों22,26 में स्थानांतरित कर दिया गया था, यह दर्शाता है कि प्राथमिक एमजी संस्कृतियां प्रारंभिक कारक स्क्रीनिंग और विवो कार्यान्वयन से पहले ग्लियाल सुविधाओं के मूल्यांकन के लिए एक ठोस और विश्वसनीय उपकरण का प्रतिनिधित्व करती हैं।

कुछ साल पहले, यह दिखाया गया था कि मस्तिष्क समृद्ध एमआईआरएनए एमआईआर -124, जो रेटिना न्यूरॉन्स में भी अत्यधिक व्यक्त किया जाता है, सुसंस्कृत एमजी21 में एएससीएल 1 अभिव्यक्ति को प्रेरित कर सकता है। जीवित कोशिकाओं में एएससीएल 1 अभिव्यक्ति को एएससीएल 1 रिपोर्टर माउस (एएससीएल 1सीआरईआरटी: टीडीटोमैटोएसटीओपीएफएल / एक रिपोर्टर माउस एक आनुवंशिक रूप से इंजीनियर माउस है जिसके डीएनए में एक रिपोर्टर जीन डाला जाता है। यह रिपोर्टर जीन एक रिपोर्टर प्रोटीन के लिए एन्कोड करता है, जो इस अध्ययन में है टीडीटोमैटो, एक लाल फ्लोरोसेंट प्रोटीन। यह रिपोर्टर प्रोटीन ब्याज के एक जीन की अभिव्यक्ति की रिपोर्ट करता है, इस मामले में, एएससीएल 1। दूसरे शब्दों में, एएससीएल 1 व्यक्त करने वाली कोशिकाएं लाल हो जाएंगी। चूंकि एएससीएल 1 केवल आरपीसी9 में व्यक्त किया जाता है, इसलिए यह एएससीएल 1सीआरईआरटी: टीडीटोमैटोएसटीओपीएफएल / एफएल माउस एमजी रूपांतरण को एएससीएल 1 व्यक्त करने वाले आरपीसी में ट्रैकिंग की अनुमति देता है, जिसका अर्थ है कि परिवर्तित कोशिकाएं लाल फ्लोरोसेंट टीडीटोमैटो रिपोर्टर प्रोटीन व्यक्त करेंगी। यह अपरिवर्तनीय लेबलिंग है क्योंकि इन कोशिकाओं के डीएनए को बदल दिया जाता है। नतीजतन, किसी भी बाद के न्यूरोनल भेदभाव की कल्पना की जाएगी क्योंकि टीडीटोमैटो लेबल विभेदक कोशिकाओं में रहता है। यदि एमजी-व्युत्पन्न आरपीसी (टीडीटोमैटो लेबल के साथ) व्यक्त करने वाले एएससीएल 1 न्यूरॉन्स में अंतर करते हैं, तो इन न्यूरॉन्स में अभी भी उनका लाल लेबल होगा। इसलिए, यह माउस न केवल लाइव-सेल इमेजिंग के लिए एमजी-व्युत्पन्न आरपीसी की लेबलिंग की अनुमति देता है, बल्कि इन एमजी-व्युत्पन्न (लाल) आरपीसी के भाग्य मानचित्रण और वंश अनुरेखण की भी अनुमति देता है। हाल ही में, आरपीसी में एमआईआरएनए के सेट की पहचान की गई थी और एएससीएल 1सीआरईआरटी: टीडीटोमैटोएसटीओपीएफएल / एफएल आरपीसी-रिपोर्टर चूहों की एमजी संस्कृतियों का उपयोग रीप्रोग्रामिंग क्षमता और दक्षता27 पर इन एमआईआरएनए के प्रभाव को स्क्रीन और परीक्षण करने के लिए किया गया था। एक उम्मीदवार, आरपीसी-एमआईआरएनए एमआईआर -25, सुसंस्कृत एमजी को एएससीएल 1 एक्सप्रेसिंग (एएससीएल 1-टमाटर +) कोशिकाओं में रीप्रोग्रामकरने में सक्षम पाया गया था। ये पुन: प्रोग्राम की गई कोशिकाएं समय के साथ न्यूरोनल विशेषताओं को अपनाती हैं, जिसमें न्यूरोनल आकृति विज्ञान (छोटे सोमाटा और या तो छोटी या लंबी ठीक प्रक्रियाएं), एससीआरएनए-सेक के माध्यम से मापा गया न्यूरोनल टेप की अभिव्यक्ति, साथ ही इम्यूनोफ्लोरोसेंट लेबलिंग27 के माध्यम से मान्य न्यूरोनल प्रोटीन की अभिव्यक्ति शामिल है।

यहां, प्रोटोकॉल विवरण कैसे बढ़ने के लिए और पिछले काम 21,24,27 से अनुकूलित पी12 चूहों से एमजी ट्रांसफेक्ट करने के लिए। इस प्रोटोकॉल के लिए चुना गया उपरोक्त एमआईआरएनए एमआईआर -25 है, जो एमजी या रेटिना न्यूरॉन्स में कम अभिव्यक्ति के स्तर के साथ आरपीसी में अत्यधिक व्यक्त किया गया एक एमआईआरएनए है। एमआईआर -25 को ओवरएक्सप्रेस करने के लिए, म्यूरिन एमआईआर -25 नकल, यानी, कृत्रिम एमआईआरएनए अणुओं का उपयोग किया जाता है। एक नियंत्रण के रूप में, कैनोरहाब्डिटिस एलिगेंस से एमआईआरएनए की नकल को चुना जाता है, जिसका स्तनधारी कोशिकाओं में कोई कार्य नहीं होता है। आरपीसी में एमजी के रूपांतरण का दृश्य आरपीसी रिपोर्टर माउस (एएससीएल 1सीआरईआरटी: टीडीटोमैटोएसटीओपीएफएल / एफएल) के माध्यम से पूरा किया गया था, मिश्रित पृष्ठभूमि (सी 57 बीएल / 6, एस 12 9, और आईसीआर उपभेदों) के साथ एक माउस। हालांकि, यह संस्कृति जंगली प्रकार के उपभेदों सहित सभी माउस उपभेदों के साथ की जा सकती है। पिछले कुछ वर्षों में, मूल प्रोटोकॉल को विकास चरण अवधि और समग्र संस्कृति अवधि को कम करने और अधिक मजबूत ग्लिया सेल की स्थिति सुनिश्चित करने और सेलुलर अध: पतन की डिग्री को कम करने के लिए संशोधित किया गया है, जो लंबे समय तक संस्कृति अवधि में होता है। नियमित अभिकर्मक समय खिड़की को भी 3 घंटे से 2 दिनों तक बढ़ाया गया था। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, हालांकि वर्तमान प्रोटोकॉल एमजी संस्कृतियों को पुनर्जनन अध्ययन के लिए एक उपकरण के रूप में वर्णित करता है, विधि न केवल रीप्रोग्रामिंग कारकों के परीक्षण के लिए उपयोगी है, बल्कि अन्य अनुप्रयोगों के लिए भी अनुकूलित की जा सकती है, जिसमें एमजी प्रवासी या प्रसार व्यवहार, चोट /

Protocol

पशु विषयों से जुड़ी प्रक्रियाओं को सनी कॉलेज ऑफ ऑप्टोमेट्री में संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति (आईएसीयूसी) द्वारा अनुमोदित किया गया है। नोट: इस संस्कृति प्रोटोकॉल में तीन चरण होते हैं: व…

Representative Results

यह प्रोटोकॉल वर्णन करता है कि पी 12 माउस रेटिना से एमजी कैसे विकसित किया जाए और एएससीएल 1सीआरईआरटी: टीडीटोमैटोएसटीओपीएफएल / एफएल आरपीसी रिपोर्टर माउस का उपयोग करके रेटिना न्यूरॉन्स में एमआई…

Discussion

यह प्रोटोकॉल वर्णन करता है कि एमआईआरएनए का उपयोग करके रीप्रोग्रामिंग अध्ययन के लिए अलग-अलग माउस रेटिना से एमजी कैसे विकसित किया जाए। जैसा कि पिछले अध्ययनों की एक किस्म में दिखाया गया है और पुष्टि की ग?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

लेखक पांडुलिपि पर अपने इनपुट के लिए डॉ एन बीटन और सभी प्रयोगशाला सदस्यों को धन्यवाद देते हैं। सिएटल में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में पोस्टडॉक्टोरल प्रशिक्षण के दौरान एसजीडब्ल्यू को स्क्रीनिंग टूल के रूप में एमजी प्राथमिक संस्कृतियों को पेश करने के लिए डॉ टॉम रेह, जूलिया पोलक और रस टेलर को विशेष धन्यवाद। अध्ययन को एसजीडब्ल्यू को एम्पायर इनोवेशन प्रोग्राम (ईआईपी) अनुदान और सनी ऑप्टोमेट्री से एसजीडब्ल्यू तक स्टार्ट-अप फंड के साथ-साथ नेशनल आई इंस्टीट्यूट (एनईआई) से एसजीडब्ल्यू तक आर 01 ईवाई032532 पुरस्कार द्वारा वित्त पोषित किया गया था।

Materials

Animals
Ascl1-CreERT mouse Ascl1tm1.1(Cre/ERT2)Jejo/J Jax laboratories #012882 Ascl1-CreERT mice were crossed with tdTomato mice
tdTomato-STOPfl/fl mouse  B6.Cg-Gt(ROSA)26Sortm14(CAG-tdTomato)Hze/J Jax laboratories #007914 Genotyping is requried to identify Ascl1CreER positive mice
Reagents
(Z)-4-Hydroxytamoxifen, ≥98% Z isomer Sigma-Aldrich H7904-5MG reconstituted in ethanol, frozen aliquots
16 % Paraformaldehyde (PFA) aqueous solution VWR 100504-782 2% PFA made with Phosphate-buffered saline (PBS), frozen aliquots
Alexa Fluor 488 – AffiniPure F(ab')2 Fragment Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) Jackson ImmunoResearch Laboratories 711-546-152 dilution 1:500
Alexa Fluor 647 – AffiniPure F(ab')2 Fragment Donkey Anti-Goat IgG (H+L) Jackson ImmunoResearch Laboratories 705-606-147 dilution 1:500
Anti-human Otx2 Antibody, R&D Systems Fisher Scientific AF1979 dilution 1:500
Anti-rabbit MAP2 antibody Sigma-Aldrich M9942-200UL dilution 1:250
Anti-Red Fluorescent Protein (RFP) antibody Antibodies-Online ABIN334653 dilution 1:500
Ascorbic Acid STEMCELL Technologies 72132 reconstituted in PBS, frozen aliquots
B-27 Supplement Fisher Scientific 17-504-044 frozen aliquots
Brain Phys Neuronal Medium STEMCELL Technologies 05790 used as neuronal medium in section 1.2, store at 4 °C (https://cdn.stemcell.com/media/files/pis/10000000225-PIS_02.pdf?_ga=2.153046205.562651831.
1643231638-1407032920.163831
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Click-iT EdU Alexa Fluor 647 Imaging Kit Fisher Scientific C10340 reconstitute following manual, 4°C
Dibutyryl-cAMP STEMCELL Technologies 73886 reconstituted in Dimethyl sulfoxide (DMSO), frozen aliquots
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) Fisher Scientific MT-25950CQC
Fetal Bovine Serum (FBS) Fisher Scientific MT35010CV frozen aliquots
Gibco Opti-MEM Reduced Serum Medium, GlutaMAX Supplement Fisher Scientific 51-985-034 store at 4 °C
Gibco TrypLE Express Enzyme (1X), phenol red Fisher Scientific 12-605-028 used as solution containing trypsin, store at 4 °C
HBSS Fisher Scientific 14-025-134 store at 4 °C
Laminin mouse protein, natural Fisher Scientific 23-017-015

frozen aliquots, (https://cdn.stemcell.com/media/files/pis/10000000225-PIS_02.pdf?_ga=2.153046205.562651831.
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L-Glutamine Fisher Scientific 25-030-081 frozen aliquots
miRIDIAN microRNA Mimic Negative Control Horizon CN-001000-01-50 reconstituted in RNase free water (200 µM), frozen aliquots
miRIDIAN microRNA Mouse mmu-miR-25-3p mimic Horizon C-310564-05-0050 reconstituted in RNase free water (200 µM), frozen aliquots
N-2 Supplement Fisher Scientific 17-502-048 frozen aliquots
Neurobasal Medium Fisher Scientific 21-103-049 used for growth medium in section 1.1, store at 4 °C
Papain Dissociation System Worthington Biochemical LK003153 reconstituted in Earle's Balanced Salt Solution, frozen aliquots
Penicillin Streptomycin Fisher Scientific 15-140-122 frozen aliquots
Phosphate-buffered saline (PBS) Fisher Scientific 20-012-043
Poly-L-ornithine hydrobromide Sigma-Aldrich P4538-50MG reconstituted in steriled water, frozen aliquots
Recombinant Human BDNF Protein R&D Systems 248-BDB-050/CF reconstituted in steriled PBS and FBS, frozen aliquots
Recombinant Mouse EGF Protein Fisher Scientific 2028EG200 reconstituted in steriled PBS, frozen aliquots
Recombinant Rat GDNF Protein Fisher Scientific 512GF010 reconstituted in steriled PBS, frozen aliquots
Rhodamine Red 570 – AffiniPure F(ab')2 Fragment Donkey Anti-Rat IgG (H+L) Jackson ImmunoResearch Laboratories 712-296-150 dilution 1:1,000
Slide Mounting Medium Fisher Scientific OB100-01
Transfection Reagent (Lipofectamine 3000) Fisher Scientific L3000015 store at 4 °C
plasticware/supplies
0.6 mL microcentrifuge tube Fisher Scientific 50-408-120
1.5 mL microcentrifuge tube Fisher Scientific 50-408-129
10 µL TIP  sterile filter  Pipette Tips Fisher Scientific 02-707-439
100 µL TIP  sterile filter Pipette Tips Fisher Scientific 02-707-431
1000 µL TIP sterile filter Pipette Tips Fisher Scientific 02-707-404
2.0 mL microcentrifuge tube Fisher Scientific 50-408-138
20 µL TIP  sterile filter Pipette Tips Fisher Scientific 02-707-432
Adjustable-Volume Pipettes (2.5, 10, 20, 100, 200, & 1000 µL) Eppendorf 2231300008
Disposable Transfer Pipets Fisher Scientific 13-669-12
Multiwell Flat-Bottom Plates with Lids, No. of Wells=12 Fisher Scientific 08-772-29
Multiwell Flat-Bottom Plates with Lids, No. of Wells=24 Fisher Scientific 08-772-1
PIPET  sterile filter 10ML Disposable Serological Pipets Fisher Scientific 13-676-10J
PIPET  sterile filter 50ML Disposable Serological Pipets Fisher Scientific 13-676-10Q
PIPET  sterile filter 5ML Disposable Serological Pipets Fisher Scientific 13-676-10H
Powder-Free Nitrile Exam Gloves Fisher Scientific 19-130-1597B
Round coverslips (12 mm diameter, 0.17 – 0.25 mm thickness) Fisher Scientific 22293232
Vacuum Filter, Pore Size=0.22 µm Fisher Scientific 09-761-106
equipment
1300 B2 Biosafety cabinet Thermo Scientific 1310
All-in-one Fluorescence Microscope Keyence BZ-X 810 Keyence 9011800000
Binocular Zoom Stereo Microscope Vision Scientific VS-1EZ-IFR07
Disposable Petri Dishes (100 mm diameter) VWR 25384-088
Dumont #5 Forceps – Biologie/Titanium Fine Science Tools 11252-40
Dumont #55 Forceps – Biologie/Inox Fine Science Tools 11255-20
Dumont #7 curved Forceps – Biologie/Titanium Fine Science Tools 11272-40
Eppendorf Centrifuge 5430 R Eppendorf 2231000508
Fine Scissors-sharp Fine Science Tools 14058-11
McPherson-Vannas Scissors, 8 cm World Precision Instruments 14124
Metal bead bath Lab Armor 74309-714
Nutating Mixer, Electrical=115V, 60Hz, Speed=24 rpm VWR 82007-202
Silicone coated dissection Petri Dish (90 mm diameter) Living Systems Instrumentation DD-ECON-90-BLK-5PK
Tweezers, economy #5 World Precision Instruments 501979
Water Jacketed CO2 Incubator VWR 10810-744

References

  1. Jadhav, A. P., Roesch, K., Cepko, C. L. Development and neurogenic potential of Müller glial cells in the vertebrate retina. Progress in Retinal and Eye Research. 28 (4), 249-262 (2009).
  2. Roesch, K., et al. The transcriptome of retinal Müller glial cells. The Journal of Comparative Neurology. 509 (2), 225-238 (2008).
  3. Goldman, D. Müller glial cell reprogramming and retina regeneration. Nature Reviews. Neuroscience. 15 (7), 431-442 (2014).
  4. Konar, G. J., Ferguson, C., Flickinger, Z., Kent, M. R., Patton, J. G. miRNAs and Muller Glia Reprogramming During Retina Regeneration. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 8, 632632 (2020).
  5. Karl, M. O., Reh, T. A. Regenerative medicine for retinal diseases: activating endogenous repair mechanisms. Trends in Molecular Medicine. 16 (4), 193-202 (2010).
  6. Wilken, M. S., Reh, T. A. Retinal regeneration in birds and mice. Current Opinion in Genetics and Development. 40, 57-64 (2016).
  7. Fausett, B. V., Gumerson, J. D., Goldman, D. The proneural basic helix-loop-helix gene ascl1a is required for retina regeneration. The Journal of Neuroscience. 28 (5), 1109-1117 (2008).
  8. Ramachandran, R., Fausett, B. V., Goldman, D. Ascl1a regulates Müller glia dedifferentiation and retinal regeneration through a Lin-28-dependent, let-7 microRNA signalling pathway. Nature Cell Biology. 12 (11), 1101-1107 (2010).
  9. Brzezinski, J. A. t., Kim, E. J., Johnson, J. E., Reh, T. A. Ascl1 expression defines a subpopulation of lineage-restricted progenitors in the mammalian retina. Development. 138 (16), 3519-3531 (2011).
  10. Jeon, C. J., Strettoi, E., Masland, R. H. The major cell populations of the mouse retina. The Journal of Neuroscience. 18 (21), 8936-8946 (1998).
  11. Del Rio, P., et al. GDNF-induced osteopontin from Muller glial cells promotes photoreceptor survival in the Pde6brd1 mouse model of retinal degeneration. Glia. 59 (5), 821-832 (2011).
  12. Pena, J., et al. Controlled microenvironments to evaluate chemotactic properties of cultured Muller glia. Experimental Eye Research. 173, 129-137 (2018).
  13. Pena, J. S., Vazquez, M. VEGF Upregulates EGFR expression to stimulate chemotactic behaviors in the rMC-1 model of Muller glia. Brain Sciences. 10 (6), 330 (2020).
  14. Ueki, Y., Reh, T. A. EGF stimulates Müller glial proliferation via a BMP-dependent mechanism. Glia. 61 (5), 778-789 (2013).
  15. Zhang, X., Feng, Z., Li, C., Zheng, Y. Morphological and migratory alterations in retinal Muller cells during early stages of hypoxia and oxidative stress. Neural Regeneration Research. 7 (1), 31-35 (2012).
  16. Sheline, C. T., Zhou, Y., Bai, S. Light-induced photoreceptor and RPE degeneration involve zinc toxicity and are attenuated by pyruvate, nicotinamide, or cyclic light. Molecular Vision. 16, 2639-2652 (2010).
  17. Wang, M., Ma, W., Zhao, L., Fariss, R. N., Wong, W. T. Adaptive Muller cell responses to microglial activation mediate neuroprotection and coordinate inflammation in the retina. Journal of Neuroinflammation. 8, 173 (2011).
  18. Pereiro, X., Miltner, A. M., La Torre, A., Vecino, E. Effects of adult muller cells and their conditioned media on the survival of stem cell-derived retinal ganglion cells. Cells. 9 (8), 1759 (2020).
  19. Xia, X., Teotia, P., Patel, H., Van Hook, M. J., Ahmad, I. Chemical induction of neurogenic properties in mammalian Muller glia. Stem Cells. 39 (8), 1081-1090 (2021).
  20. Pollak, J., et al. ASCL1 reprograms mouse Müller glia into neurogenic retinal progenitors. Development. 140 (12), 2619-2631 (2013).
  21. Wohl, S. G., Reh, T. A. miR-124-9-9* potentiates Ascl1-induced reprogramming of cultured Muller glia. Glia. 64 (5), 743-762 (2016).
  22. Ueki, Y., et al. Transgenic expression of the proneural transcription factor Ascl1 in Müller glia stimulates retinal regeneration in young mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (44), 13717-13722 (2015).
  23. Ueki, Y., et al. P53 is required for the developmental restriction in Müller glial proliferation in mouse retina. Glia. 60 (10), 1579-1589 (2012).
  24. Wohl, S. G., Reh, T. A. The microRNA expression profile of mouse Muller glia in vivo and in vitro. Scientific Reports. 6, 35423 (2016).
  25. Zuzic, M., Rojo Arias, J. E., Wohl, S. G., Busskamp, V. Retinal miRNA functions in health and disease. Genes (Basel). 10 (5), 377 (2019).
  26. Jorstad, N. L., et al. Stimulation of functional neuronal regeneration from Muller glia in adult mice. Nature. 548 (7665), 103-107 (2017).
  27. Wohl, S. G., Hooper, M. J., Reh, T. A. MicroRNAs miR-25, let-7 and miR-124 regulate the neurogenic potential of Muller glia in mice. Development. 146 (17), 179556 (2019).
  28. Hauck, S. M., Suppmann, S., Ueffing, M. Proteomic profiling of primary retinal Muller glia cells reveals a shift in expression patterns upon adaptation to in vitro conditions. Glia. 44 (3), 251-263 (2003).
  29. Merl, J., Ueffing, M., Hauck, S. M., von Toerne, C. Direct comparison of MS-based label-free and SILAC quantitative proteome profiling strategies in primary retinal Muller cells. Proteomics. 12 (12), 1902-1911 (2012).
  30. Buchsbaum, I. Y., et al. ECE2 regulates neurogenesis and neuronal migration during human cortical development. EMBO Reports. 21 (5), 48204 (2020).
  31. Eliscovich, C., Shenoy, S. M., Singer, R. H. Imaging mRNA and protein interactions within neurons. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (10), 1875-1884 (2017).
  32. Wohl, S. G., Jorstad, N. L., Levine, E. M., Reh, T. A. Muller glial microRNAs are required for the maintenance of glial homeostasis and retinal architecture. Nature Communications. 8 (1), 1603 (2017).
  33. Yamamoto, H., Kon, T., Omori, Y., Furukawa, T. Functional and evolutionary diversification of Otx2 and Crx in vertebrate retinal photoreceptor and bipolar cell development. Cell Reports. 30 (3), 658-671 (2020).
  34. Kaufman, M. L., et al. Initiation of Otx2 expression in the developing mouse retina requires a unique enhancer and either Ascl1 or Neurog2 activity. Development. 148 (12), (2021).
  35. Emerson, M. M., Cepko, C. L. Identification of a retina-specific Otx2 enhancer element active in immature developing photoreceptors. Developmental Biology. 360 (1), 241-255 (2011).
  36. Ghinia Tegla, M. G., et al. OTX2 represses sister cell fate choices in the developing retina to promote photoreceptor specification. eLife. 9, 54279 (2020).
  37. Brzezinski, J. A. t., Lamba, D. A., Reh, T. A. Blimp1 controls photoreceptor versus bipolar cell fate choice during retinal development. Development. 137 (4), 619-629 (2010).
  38. Brzezinski, J. A. t., Uoon Park, K., Reh, T. A. Blimp1 (Prdm1) prevents re-specification of photoreceptors into retinal bipolar cells by restricting competence. Developmental Biology. 384 (2), 194-204 (2013).
  39. Kim, H. T., et al. Mitochondrial protection by exogenous Otx2 in mouse retinal neurons. Cell Reports. 13 (5), 990-1002 (2015).
  40. Nishida, A., et al. Otx2 homeobox gene controls retinal photoreceptor cell fate and pineal gland development. Nature Neuroscience. 6 (12), 1255-1263 (2003).
  41. Nelson, B. R., et al. Genome-wide analysis of Muller glial differentiation reveals a requirement for Notch signaling in postmitotic cells to maintain the glial fate. PLoS One. 6 (8), 22817 (2011).
  42. VandenBosch, L. S., et al. Developmental changes in the accessible chromatin, transcriptome and Ascl1-binding correlate with the loss in Muller Glial regenerative potential. Scientific Reports. 10 (1), 13615 (2020).
  43. Clark, B. S., et al. Single-cell RNA-seq analysis of retinal development identifies NFI factors as regulating mitotic exit and late-born cell specification. Neuron. 102 (6), 1111-1126 (2019).
  44. Lewis, G. P., Fisher, S. K. Up-regulation of glial fibrillary acidic protein in response to retinal injury: its potential role in glial remodeling and a comparison to vimentin expression. International Review of Cytology. 230, 263-290 (2003).
  45. Luna, G., Lewis, G. P., Banna, C. D., Skalli, O., Fisher, S. K. Expression profiles of nestin and synemin in reactive astrocytes and Muller cells following retinal injury: a comparison with glial fibrillar acidic protein and vimentin. Molecular Vision. 16, 2511-2523 (2010).
  46. Pogue, A. I., et al. Micro RNA-125b (miRNA-125b) function in astrogliosis and glial cell proliferation. Neuroscience Letters. 476 (1), 18-22 (2010).
  47. Wohl, S. G., Schmeer, C. W., Friese, T., Witte, O. W., Isenmann, S. In situ dividing and phagocytosing retinal microglia express nestin, vimentin, and NG2 in vivo. PLoS One. 6 (8), 22408 (2011).
  48. Takamori, Y., et al. Nestin-positive microglia in adult rat cerebral cortex. Brain Research. 1270, 10-18 (2009).
  49. Alliot, F., Rutin, J., Leenen, P. J., Pessac, B. Pericytes and periendothelial cells of brain parenchyma vessels co-express aminopeptidase N, aminopeptidase A, and nestin. Journal of Neuroscience Research. 58 (3), 367-378 (1999).
  50. Dore-Duffy, P., Katychev, A., Wang, X., Van Buren, E. CNS microvascular pericytes exhibit multipotential stem cell activity. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 26 (5), 613-624 (2006).
  51. Mokry, J., et al. Expression of intermediate filament nestin in blood vessels of neural and non-neural tissues. Acta Medica (Hradec Kralove). 51 (3), 173-179 (2008).
  52. Suzuki, S., Namiki, J., Shibata, S., Mastuzaki, Y., Okano, H. The neural stem/progenitor cell marker nestin is expressed in proliferative endothelial cells, but not in mature vasculature. The Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 58 (8), 721-730 (2010).
  53. Wohl, S. G., Schmeer, C. W., Isenmann, S. Neurogenic potential of stem/progenitor-like cells in the adult mammalian eye. Progress in Retinal and Eye Research. 31 (3), 213-242 (2012).
  54. Eberhardt, C., Amann, B., Stangassinger, M., Hauck, S. M., Deeg, C. A. Isolation, characterization and establishment of an equine retinal glial cell line: a prerequisite to investigate the physiological function of Muller cells in the retina. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition (Berlin). 96 (2), 260-269 (2012).
  55. Löffler, K., Schäfer, P., Völkner, M., Holdt, T., Karl, M. O. Age-dependent Müller glia neurogenic competence in the mouse retina). Glia. 63 (10), 1809-1824 (2015).
  56. Schafer, P., Karl, M. O. Prospective purification and characterization of Muller glia in the mouse retina regeneration assay. Glia. 65 (5), 828-847 (2017).
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Cite This Article
Kang, S., Wohl, S. Primary Cell Cultures to Study the Regeneration Potential of Murine Müller Glia after MicroRNA Treatment. J. Vis. Exp. (181), e63651, doi:10.3791/63651 (2022).

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