Amniyotik membrandan Lumikan ekstraksiyonu ve depolama sıcaklığının belirlenmesi
Summary
Mevcut protokol, lumikanın amniyotik membrandan () ekstraksiyonunu ve depolama koşullarını, proteinlerini ve lumikan konsantrasyonunu ölçmek için -20 ° C, 4 ° C’de ekstraktı (AME) ve 6, 12, 20 ve 32 gün boyunca oda sıcaklığında (RT) olarak tanımlamaktadır.
Abstract
Lumikan, insan amniyotik membranında () kornea epitelizasyonunu ve kollajen liflerinin organizasyonunu teşvik eden, kornea saydamlığını koruyan küçük bir lösin bakımından zengin proteoglikandır. Bu çalışmada, lumikan elde etmek için’den protein ekstraksiyonu için bir yöntem önerilmiştir. Ek olarak, farklı sıcaklık ve zaman periyotlarında depolanan ekstraktındaki (AME) lumikanın stabilitesi değerlendirilir. 100 mg çözüldü ve mekanik olarak epitelden arındırıldı. Deepitelize edilmiş, proteaz inhibitörleri ile 2.5 mL salin tamponu ile çözündürülen ve protein ekstraksiyonu için santrifüj edilen ince bir toz elde edilene kadar donduruldu ve ezildi. Süpernatant toplandı ve 6, 12, 20 ve 32 gün boyunca -20 ° C, 4 ° C ve oda sıcaklığında (RT) saklandı. Daha sonra, lumican her AME’de nicelleştirildi. Bu teknik,’den lumikan ekstraksiyonu için erişilebilir ve edinilebilir bir protokol sağlar. Lumikan konsantrasyonu depolama süresi ve sıcaklık koşullarından etkilendi. -20 ° C ve 4 ° C’de depolanan 12 günlük AME’deki Lumikan, diğer AME’lerden önemli ölçüde daha yüksekti. Bu lumican ekstraksiyonu, tedaviler ve farmasötik çözeltiler geliştirmek için yararlı olabilir. AME lumikan’ın reepitelizasyon ve yara iyileşme sürecindeki kullanımlarını belirlemek için daha ileri çalışmalara ihtiyaç vardır.
Introduction
Kornea etkileri için en çok kullanılan tedavilerden biri amniyotik membran transplantasyonudur; ancak son yıllarda amniyotik dokunun çeşitli bileşenlerinin alternatif ve adjuvan tedaviler olarak kullanılması için yeni öneriler ortaya çıkmıştır. ‘nin en çok çalışılan bileşenleri arasında ekstraktından (AME) elde edilenler 1,2,3,4,5,6,7’dir. , antianjiyojenik proteinler, interlökinler (IL), metalloproteinazların doku inhibitörleri (TIMP’ler), nötrofil hücre dışı tuzaklarını inhibe eden TSG-6’nın aracılık ettiği anti-enflamatuar proteinler, büyüme faktörleri: epidermal büyüme faktörü (EGF), dönüştürücü büyüme faktörü (TGF) (alfa ve beta), keratinosit büyüme faktörü (KGF), hepatosit büyüme faktörü (HGF) ve kollajen fibrillogenezidüzenleyerek kornea saydamlığını koruyan lumikan gibi çoklu çözünür faktörler içerir 1, 2,3,4,5,6,7,8,9.
Lumikan, kornea stroma matriksindeki interstisyel kollajenazın ana hücre dışı bileşenlerinden biri olan, kollajen liflerinin organize edilmesinden ve kornea saydamlığının korunmasından sorumlu olan küçük lösin bakımından zengin bir proteoglikan (SLRP) 4,10,11’dir. Proteoglikanlar, hücre dışı matriksteki (ECM) moleküllerdir ve hücre içi sinyalizasyonun gerçekleştirilmesinde ve hücre içi homeostazın korunmasında ana moleküllerdir12. ECM proteinlerinin yara iyileşmesi sırasında proliferasyon, farklılaşma ve göçün hücresel süreçlerini yönlendirdiği bildirilmiştir11.
Kanıtlar, lumikanın kornea reepitelizasyonu sürecine olası katılımını göstermektedir. Saika ve ark., bir çalışmada, kornea yaralanmasından sonra, kornea keratositlerinde lumikanın ilk 8 saat ile yaralanmadan sonraki 3 gün arasında tespit edilebileceğini göstermiştir. İkinci ve üçüncü günde en yüksek lumikan konsantrasyonunu sunan bu proteoglikan daha sonra yedinci gün13’te tespit edilemez. Bu veriler, lumikanın kornea reepitelizasyon sürecinin aktivasyonuna katılımını göstermektedir. Öte yandan, başka bir çalışmada, lumikan yokluğunun yeniden epitelizasyonu geciktirdiği; İlginçtir ki, lumikan eklenmesi yeniden epitelizasyon sürecini hızlandırabilir 4,11,13. Benzer şekilde, yakın tarihli bir çalışma, lumikanın kornea limbus fibroblastlarının14’ünün enflamatuar fonksiyonlarını modüle edebildiğini bildirmiştir, bu da lumikanın enflamatuar, antifibrotik ve yeniden epitelleştirici yanıtın bir modülatörü olarak rol oynadığını düşündürmektedir. Benzer şekilde, lumikan, Fas-FasL gibi sinyal molekülleriyle etkileşime girerek kornea tepkisini modüle edebilir. Ayrıca, nakavt bir Lum–/- fare modelinde lumikanın bulunmaması, lumikan sinyalinin eksikliğinin yeterli kornea onarımını engellediğini göstermiştir15.
Öncelikle, bu yöntem lumikanı’den çıkarmanın uygulanabilir ve ulaşılabilir bir yolunu göstermeyi amaçlamaktadır. Bu avantajlı lumikan ekstraksiyonu yöntemiyle, benzer konsantrasyonlarda protein elde etmek, işlem süresini azaltmak ve önceki çalışmalara kıyasla araştırmacılar için daha uygun hale getirmek mümkündür16. Ayrıca, bu AME lumikanı kornea onarımı ve yeniden epitelizasyon işlemleri için bir adjuvan olarak kullanılabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada, AME’de lumikanın varlığı ve farklı depolama koşulları altındaki stabilitesi ile doğrudan ilişkisi analiz edilmiştir. İlginç bir şekilde, AME’deki toplam protein konsantrasyonu ölçüldüğünde, protein konsantrasyonu depolamadan sonra artmıştır. Kanıtlar, dondurulmuş depodaki protein konsantrasyonunu değiştirebilecek üç mekanizma önermektedir: soğuk denatürasyon, çözünenlerin dondurulmuş konsantrasyonu ve protein yapısının buzla indüklenen kısmi açılması<sup class=…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarların rekabet eden finansal çıkarları yoktur.
Materials
| 1 N H2SO4 stop solution | R&D Systems | DY994 | |
| 100 μL micropipette | Eppendorf | ||
| 1000 μL micropipette | Eppendorf | ||
| 15 mm Petri dish | Symlaboratorios | ||
| 18 G Needle (1.2 mm x 40 mm) | BD Becton Dickinson | 305211 | |
| 2 mL microcentrifuge tube | Eppendorf | Z606340 | |
| 20 mL plastic syringe | BD Becton Dickinson | 302562 | |
| 20 μL micropipette | Eppendorf | ||
| 20-200 μL micropipette | Eppendorf | ||
| 5 mL microcentrifuge tube | Eppendorf | 30119401 | |
| 96-well microplate | SARSTEDT | 821581 | |
| Aluminum foil | N/A | N/A | |
| Amniotic membrane | Instituto de Oftalmologia Conde de Valenciana Amnion Bank | 100 mg | |
| Balanced salt solution | Bausch + Lomb | BSS-403802 | |
| Beaker | N/A | N/A | |
| BioRender | BioRender | figures design | |
| Compact Rocker | BioRad | 970822DD | Mod. 5202SD-BIO |
| complete, EDTA-free, Protease inhibitor cocktail tablets |
Roche | 11 873 580 001 | Protease Inhibitor |
| Daiggner vortex Genie 2 | A.Daigger & Co. , INC | 22220A | |
| Dispase II | Gibco | 17105-041 | |
| ELISA plate spectrometer | Thermo Labsystems | 35401106 | Multiscan |
| Freezer | |||
| GraphPad Prism | GraphPad Software, Inc | version 9 | statistical analysis and graphic program |
| Human lumican DuoSet ELISA kit | R&D Systems | DY2846-05 | includes human Lumican capture antibody |
| Incubator | Forma Scientific | 3326 S/N 36481-7002 | |
| Inverted light Microscope | Olympus | 6A13921 | to confirm de-epithelialization Mod.CK2 |
| Laminar flow hood | Forma Scientific | 14753-567 | Mod.1184 |
| Liquid nitrogen | N/A | N/A | |
| Mortar | N/A | N/A | |
| Multi-channel pipettor | Eppendorf | ||
| Nitrogen Tank | Thermo Scientific | Mod. Biocan 20 | |
| Paper towels | N/A | N/A | |
| Phosphate-buffered saline | R&D Systems | DY006 | |
| Pierce Modified Lowry Protein Assay Kit | Thermo Scientific | 23240 | |
| Plate sealers | R&D Systems | DY992 | |
| Reagent diluent | R&D Systems | DY995 | 1% BSA in PBS, pH 7.2-7.4, 0.2 μm filtered |
| Refrigerated centrifuge | centurion scientific Ltd | 15877 | Mod. K2015R |
| Rubber policeman cell scraper | NEST | 710001 | for mechanical de-epithelialization |
| Scalpel knife | Braun | BB521 | No. 10 or 21 |
| Streptavidin-HRP 40-fold concentrated | R&D Systems | part 893975 | |
| Substrate tetramethylbenzidine (TMB) solution | R&D Systems | DY999 | |
| Toothed tweezers | Invent Germany | 6b | inox |
| Ultrapure water | PISA | ||
| Wash buffer | R&D Systems | WA126 | 0.05% Tween 20 in PBS, pH 7.2-7.4 |
References
- Jirsova, K., Jones, G. Amniotic membrane in ophthalmology: properties, preparation, storage and indications for grafting-a review. Cell and Tissue Banking. 18 (2), 193-204 (2017).
- Witherel, C., Yu, T., Concannon, M., Dampier, W., Spiller, K. Immunomodulatory effects of human cryopreserved viable amniotic membrane in a pro-inflammatory environment in vitro. Cellular and Molecular Bioengineering. 10 (5), 451-462 (2017).
- Ruiz-Cañada, C., et al. Amniotic membrane stimulates cell migration by modulating transforming growth factor-β signalling. Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 12 (3), 808-820 (2017).
- Yeh, L., et al. Soluble lumican glycoprotein purified from human amniotic membrane promotes corneal epithelial wound healing. Investigative Opthalmology & Visual Science. 46 (2), 479 (2005).
- Navas, A., et al. Anti-Inflammatory and anti-fibrotic effects of human amniotic membrane mesenchymal stem cells and their potential in corneal repair. Stem Cells Translational Medicine. 7 (12), 906-917 (2018).
- Magaña-Guerrero, F., Domínguez-López, A., Martínez-Aboytes, P., Buentello-Volante, B., Garfias, Y. Human amniotic membrane mesenchymal stem cells inhibit neutrophil extracellular traps through TSG-6. Scientific Reports. 7, 12426 (2017).
- Garfias, Y., Zaga-Clavellina, V., Vadillo-Ortega, F., Osorio, M., Jimenez-Martinez, M. Amniotic membrane is an immunosuppressor of peripheral blood mononuclear cells. Immunological Investigations. 40 (2), 183-196 (2010).
- Koob, T., et al. Biological properties of dehydrated human amnion/chorion composite graft: implications for chronic wound healing. International Wound Journal. 10 (5), 493-500 (2013).
- Miyagi, H., Thomasy, S., Russell, P., Murphy, C. The role of hepatocyte growth factor in corneal wound healing. Experimental Eye Research. 166, 49-55 (2018).
- Chen, S., Mienaltowski, M., Birk, D. Regulation of corneal stroma extracellular matrix assembly. Experimental Eye Research. 133, 69-80 (2015).
- Karamanou, K., Perrot, G., Maquart, F., Brézillon, S. Lumican as a multivalent effector in wound healing. Advanced Drug Delivery Reviews. 129, 344-351 (2018).
- Theocharis, A., et al. Cell-matrix interactions: focus on proteoglycan-proteinase interplay and pharmacological targeting in cancer. FEBS Journal. 281 (22), 5023-5042 (2014).
- Saika, S., et al. Role of lumican in the corneal epithelium during wound healing. Journal of Biological Chemistry. 275 (4), 2607-2612 (2000).
- Domínguez-López, A., et al. Amniotic membrane conditioned medium (AMCM) reduces inflammatory response on human limbal myofibroblast, and the potential role of lumican. Molecular Vision. 27, 370-383 (2021).
- Vij, N., Roberts, L., Joyce, S., Chakravarti, S. Lumican regulates corneal inflammatory responses by modulating Fas-Fas Ligand signaling. Investigative Opthalmology & Visual Science. 46 (1), 88 (2005).
- Mahbod, M., et al. Amniotic membrane extract preparation: What is the best method. Journal of Ophthalmic and Vision Research. 9 (3), 314-319 (2014).
- Chávez-García, C., et al. Ophthalmic indications of amniotic membrane transplantation in Mexico: an eight years Amniotic Membrane Bank experience. Cell and Tissue Banking. 17 (2), 261-268 (2015).
- Stenn, K. S., Link, R., Moellmann, G., Madri, J., Kuklinska, E. Dispase, a neutral protease from Bacillus polymyxa, is a powerful fibronectinase and type IV collagenase. Journal of Investigative Dermatology. 93 (2), 287-290 (1989).
- Bhatnagar, B. S., Bogner, R. H., Pikal, M. J. Protein stability during freezing: separation of stresses and mechanisms of protein stabilization. Pharmaceutical Development and Technology. 12 (5), 505-523 (2007).
- McClain, A. K., McCarrel, T. M. The effect of four different freezing conditions and time in frozen storage on the concentration of commonly measured growth factors and enzymes in equine platelet-rich plasma over six months. BMC Veterinary Research. 15 (1), 292 (2019).
- Tamhane, A., et al. Evaluation of amniotic membrane transplantation as an adjunct to medical therapy as compared with medical therapy alone in acute ocular burns. Ophthalmology. 112 (11), 1963-1969 (2005).
- Shtein, R., et al. Autologous serum-based eye drops for treatment of ocular surface disease. Ophthalmology. 127 (1), 128-133 (2020).
- Shahriari, H., Tokhmehchi, F., Reza, M., Hashemi, N. Comparison of the effect of amniotic membrane suspension and autologous serum on alkaline corneal epithelial wound healing in the rabbit model. Cornea. 27 (10), 1148-1150 (2008).
- Schuerch, K., Baeriswyl, A., Frueh, B., Tappeiner, C. Efficacy of amniotic membrane transplantation for the treatment of corneal ulcers. Cornea. 39 (4), 479-483 (2019).
- Chen, H., et al. Amniotic membrane transplantation for persistent corneal ulcers and perforations in acute fungal keratitis. Cornea. 25 (5), 564-572 (2006).
- Guo, Q., et al. A comparison of the effectiveness between amniotic membrane homogenate and transplanted amniotic membrane in healing corneal damage in a rabbit model. Acta Ophthalmologica. 89 (4), 315-319 (2011).
- Sabater, A., Perez, V. Amniotic membrane use for management of corneal limbal stem cell deficiency. Current Opinion in Ophthalmology. 28 (4), 363-369 (2017).
- Ahmad, T., et al. Autolysis of bovine skin, its endogenous proteases, protease inhibitors and their effects on quality characteristics of extracted gelatin. Food Chemistry. 265, 1-8 (2018).
- Mullegama, S. V., et al. Nucleic acid extraction from human biological samples. Methods in Molecular Biology. 1897, 359-383 (2019).
- Skog, M., et al. The effect of enzymatic digestion on cultured epithelial autografts. Cell Transplantation. 28 (5), 638-644 (2019).
