Method Article
Ce manuscrit décrit un protocole simplifié pour l’isolement progressif des cellules de l’épithélium pigmenté rétinien (EPR) des yeux de souris. Le protocole comprend l’énucléation et la dissection des yeux de souris, suivies de l’isolement, de l’ensemencement et de la culture des cellules EPR.
La couche d’épithélium pigmenté rétinien (EPR) se trouve immédiatement derrière les photorécepteurs et abrite un système métabolique complexe qui joue plusieurs rôles critiques dans le maintien de la fonction des photorécepteurs. Ainsi, la structure et la fonction de l’EPR sont essentielles pour maintenir une vision normale. Ce manuscrit présente un protocole établi pour l’isolement primaire des cellules EPR de souris. L’isolement de l’EPR est un excellent outil pour étudier les mécanismes moléculaires sous-jacents à la pathologie de l’EPR dans les différents modèles murins de troubles oculaires. En outre, l’isolement de l’EPR peut aider à comparer les cellules RPE primaires de souris isolées de souris de type sauvage et génétiquement modifiées, ainsi qu’à tester des médicaments qui peuvent accélérer le développement de thérapies pour les troubles visuels. Le manuscrit présente un protocole d’isolement RPE étape par étape; L’ensemble de la procédure, de l’énucléation à l’ensemencement, prend environ 4 heures. Le milieu ne doit pas être changé pendant 5 à 7 jours après l’ensemencement, pour permettre la croissance des cellules isolées sans perturbation. Ce processus est suivi par la caractérisation de la morphologie, de la pigmentation et des marqueurs spécifiques dans les cellules via l’immunofluorescence. Les cellules peuvent être traversées un maximum de trois ou quatre fois.
Les cellules de l’épithélium pigmenté rétinien (EPR) sont situées entre la choroïde et la rétine neurale, formant une simple monocouche de cellules cuboïdes qui se trouve derrière les cellules photoréceptrices (PR)1. L’EPR joue un rôle essentiel dans le maintien d’un environnement sain pour les cellules PR, principalement en réduisant l’accumulation excessive d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et les dommages oxydatifs qui en découlent1. Les cellules EPR supervisent de nombreuses fonctions, telles que la conversion et le stockage des rétinoïdes, l’absorption de la lumière diffusée, le transport des fluides et des ions et la phagocytose dela membrane du segment externe 2,3 du PR. Les altérations de l’EPR (morphologie/fonction) peuvent altérer leur fonction conduisant à la rétinopathie et c’est une caractéristique commune à de nombreux troubles oculaires4. De nombreuses maladies oculaires sont associées à des altérations de la morphologie et de la fonction des cellules EPR, y compris certaines maladies génétiques comme la rétinite pigmentaire, l’amaurose congénitale de Leber et l’albinisme 4,5,6, ainsi que des troubles oculaires liés à l’âge comme la rétinopathie diabétique (RD) et la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA)7,8 . Les cellules humaines sont les plus souhaitables, il serait donc idéal d’étudier les troubles de l’EPR dans les cellules RPE humaines primaires pour former des monocouches d’EPR. Cependant, les questions éthiques et la disponibilité limitée des donneurs humains en raison du fait que la plupart de ces troubles entraînent une morbidité9, mais pas nécessairement la mortalité10, empêchant ainsi l’isolement des cellules humaines primaires de l’EPR. Cela fait de la culture de cellules EPR provenant de donneurs animaux non humains une alternative privilégiée. Les rongeurs, en particulier les souris, sont considérés comme un excellent modèle pour l’étude de différentes maladies oculaires puisque la technologie transgénique est plus largement établie chez ces espèces11. Même si l’utilisation de cellules EPR primaires en culture offre de nombreux avantages, il a été difficile de maintenir des cellules en croissance pendant de nombreux passages, ou de stocker et de réutiliser les cellules. La principale limitation de ce protocole est l’âge des souris; les souris utilisées pour l’isolement de l’EPR doivent être très jeunes (18-21 jours est optimal) car il a été difficile de cultiver des cellules EPR à partir de souris adultes11,12,13. Les cellules EPR peuvent être isolées des yeux de souris à tout âge, mais jusqu’à quatre passages cellulaires n’ont été efficaces qu’avec de jeunes souris (âgées de 18 à 21 jours). L’isolement de l’EPR à partir de la rétine de souris, en utilisant à la fois des souris C57BL6 et des souris transgéniques avec délétion des récepteurs N-méthyl-D-aspartate (NMDAR) au niveau des cellules EPR, a été réalisé pour étudier l’effet de l’homocystéine d’acides aminés élevés sur le développement et la progression de la DMLA14. De plus, des cellules RPE primaires isolées ont aidé à proposer une cible thérapeutique pour la DMLA par inhibition des NMDARs sur les cellules RPE14. Certains bloqueurs NMDAR sont approuvés par la Food and Drug Administration (FDA) et sont actuellement utilisés pour traiter la confusion modérée à grave (démence) liée à la maladie d’Alzheimer (MA), comme la mémantine16, qui pourrait être une cible thérapeutique potentielle pour la DMLA14. De plus, des cellules RPE primaires isolées de souris ont été utilisées pour la détection de marqueurs inflammatoires et l’induction proposée de l’inflammation comme mécanisme sous-jacent des caractéristiques induites par l’homocystéine de la DMLA et de la MA à l’aide d’une souris génétiquement modifiée (CBS), qui présente un niveau élevé d’homocystéine16,17.
Ce protocole a été utilisé pour isoler des cellules EPR de souris C57BL/6 de type sauvage et de souris transgéniques développées dans notre laboratoire comme une adaptation simplifiée d’autres protocoles d’isolement publiés13,18,19 pour atteindre un protocole facilement applicable et fiable. Il n’y a pas de préférence sexuelle dans ce protocole. Bien que l’âge des souris soit essentiel pour le processus d’isolement, des souris jeunes et âgées (âgées de 18 à 21 jours) et des souris plus âgées de tout âge (jusqu’à 12 mois) ont été utilisées pour l’isolement de l’EPR. Cependant, nous avons remarqué que les cellules EPR isolées des souris jeunes vivaient plus longtemps et que jusqu’à quatre passages pouvaient être effectués. Les cellules EPR isolées de souris plus âgées pourraient être transmises une ou deux fois, puis elles cesseraient de croître à un rythme normal et changeraient de forme pour être plus allongées (cellules ressemblant à des fibroblastes). Une perte de pigmentation et une diminution de l’adhérence à la plaque de culture tissulaire suivies d’un décollement ont également été observées.
Les animaux ont été utilisés conformément aux directives du protocole animal IACUC numéro 21063 de l’Université d’Oakland et aux directives de la déclaration ARVO pour l’utilisation d’animaux dans la recherche ophtalmique et visuelle.
1. Préparation de la solution
2. Énucléation
3. Dissection
4. Centrifugation
5. Culture cellulaire
6. Passage
7. Immunofluorescence
NOTE: L’immunofluorescence a été réalisée selon les méthodes 8,14,15,16,17,18 précédemment publiées pour colorer et valider la spécificité de l’EPR. La coloration des cellules EPR primaires était généralement effectuée aux passages P1 et P2. Ici, un bref aperçu du protocole d’immunofluorescence est présenté.
Validation de la spécificité, de la pureté et de la fonction/formation de barrière des cellules EPR isolées
Les cellules isolées ont été examinées au microscope optique pour vérifier leur viabilité, leur morphologie et leur pigmentation. Des images de P0 et P1 (Figure 1A,B) et des images de P0 et P4 ont été capturées (Figure 1C,D) pour montrer les changements dans les cellules; forme, taille et pigmentation au fur et à mesure que les passages passaient au quatrième passage (les flèches noires pointent vers les cellules RPE isolées dans P4). Un anticorps de la protéine RPE65 a été utilisé pour vérifier l’identité des cellules isolées. La coloration par immunofluorescence des cellules isolées a été réalisée avec un anticorps contre RPE65, suivie d’un examen au microscope fluorescent (Figure 1E,F : faible grossissement, et Figure 1G,H : grossissement élevé, montrant des cellules RPE colorées positivement en vert et un marqueur nucléaire, DAPI, en bleu). RPE65 est une isomérohydrolase exprimée dans l’EPR. Il est essentiel pour la régénération du pigment visuel nécessaire à la vision médiée par les bâtonnets et les cônes21 . Valider la fonction barrière de l’isolé
, la protéine F-actine du cytosquelette et la coloration par immunofluorescence de la protéine à jonction serrée ZO-1 8 pour les cellules isolées ont été utilisées (Figure 1I,J : coloration nucléaire verteZO-1 et bleue). et Figure 1K,L : F-actine rouge et coloration nucléaire bleue). Cependant, la forme pavée typique de l’EPR est très évidente lorsque les cellules sont entièrement confluentes.
Un contrôle négatif a été utilisé dans les expériences où l’anticorps secondaire a été ajouté aux cellules EPR sans ajouter l’anticorps primaire, pour s’assurer que la spécificité de l’anticorps et la couleur résultante sont spécifiques aux anticorps utilisés (non illustré).
Pour valider la pureté et la contamination de l’EPR isolée par les cellules de Müller, une coloration par immunofluorescence des cellules isolées avec un marqueur cellulaire spécifique pour les cellules de Müller, la vimentine, a été utilisée (vert et bleu pour la coloration nucléaire comme le montre la figure 1M,N) en utilisant des cellules de Müller comme témoin positif. Les cellules RPE isolées ont montré une coloration négative pour la vimentine.
Les cellules isolées ont été examinées au microscope optique pour vérifier leur viabilité, leur morphologie et leur pigmentation. Des images de P0 et P1 (Figure 1K,L) et des images de P0 et P4 ont été capturées (Figure 1M,N) pour montrer les changements dans la forme, la taille et la pigmentation des cellules au fur et à mesure que les passages passaient au quatrième passage (les flèches noires pointent vers les cellules RPE isolées dans P4).
Figure 1 : Validation de l’isolement de l’EPR. (A) Microscope optique pour le passage zéro de l’EPR (P0). (B) Microscope optique pour le passage RPE un (P1). (C) Caractérisation morphologique à P0. (D) Caractérisation morphologique à P4. (E) Immunocoloration du RPE65 à faible grossissement. (F) Immunomarquage pour RPE65 avec coloration nucléaire avec DAPI. (G) Immunomarquage pour RPE65 à fort grossissement. (H) Immunomarquage pour le RPE65 avec coloration nucléaire avec DAPI à fort grossissement. (I) coloration ZO-1 pour les cellules EPR. G) Coloration ZO-1 pour les cellules EPR avec coloration nucléaire avec DAPI. (K) Coloration F-actine pour les cellules EPR. (L) Coloration F-actine pour les cellules EPR avec coloration nucléaire avec DAPI. (M) Coloration au vimentine pour les cellules EPR. (N) Coloration au vimentine pour les cellules de Müller en tant que témoin positif (RMc-1) avec coloration nucléaire avec DAPI. Les barres d’échelle sont égales à 300 μm, 20 μm, 300 μm, 300 μm, 50 μm, 10 μm, 50 μm, 50 μm et 50 μm, respectivement. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Le protocole actuel est une procédure détaillée rapportée, modifiée et simplifiée pour l’isolement de l’EPR à partir des yeux de souris. Le protocole comprend l’énucléation, la dissection, la collecte, l’ensemencement, la culture et la caractérisation des cellules EPR isolées dans les yeux de souris.
Certaines limites et étapes critiques doivent être respectées pour une isolation réussie de l’EPR, telles que l’âge des souris, le nombre d’yeux disséqués, la taille de la plaque ou de la boîte de culture tissulaire et les mises en garde après l’ensemencement, l’entreposage et le passage. Pour pouvoir faire passer les cellules isolées jusqu’à trois ou quatre fois, les meilleures souris vieillissent entre 18 et 21 jours. Pour avoir un nombre raisonnable de cellules isolées capables de croître et de se multiplier, au moins deux yeux sont nécessaires pour un seul isolement. Le nombre de cellules résultant de l’isolement est proportionnel au nombre d’yeux disséqués (~220 000 cellules/œil). Une boîte de Pétri/fiole stérile de 100 mm est recommandée pour obtenir un plus grand nombre de cellules dans un passage précoce (P0). Après l’ensemencement, les cellules ne doivent pas être perturbées en déplaçant la plaque de culture tissulaire de l’incubateur ou en changeant le milieu pendant au moins 5 jours. En outre, l’une des limites de cette technique est le stockage et le passage des cellules isolées. Les cellules ne peuvent pas être stockées (congelées et décongelées) et ne peuvent être traversées que trois ou quatre fois. Après le passage 4, les cellules commencent à changer de taille et de forme pour devenir allongées (forme fusiforme) avec une diminution marquée de la pigmentation cellulaire (Figure 1D).
Ce protocole est différent des autres protocoles publiés précieux et fiables pour l’isolation RPE de la souris primaire1 3,19,20 en ce qu’il est simplifié en quelques étapes faciles à suivre. Les cellules EPR peuvent être identifiées par leur morphologie, leur pigmentation et des marqueurs RPE spécifiques tels que RPE65 4,5,21. La validation de la pureté et de la contamination des cellules de Müller a été obtenue en colorant des cellules isolées avec un marqueur cellulaire spécifique pour les cellules de Müller (vimentine)22. De nombreuses techniques ont été utilisées pour évaluer l’intégrité de la barrière hémato-rétinienne (BRB) in vitro, telles que l’examen au microscope électronique (EM), l’évaluation des protéines de jonction serrée (TJP), le test de fuite FITIC dextran et la mesure de la résistance électrique transépithéliale (TER) qui évalue la fonction physiologique de l’EPR en tant que monocouche 8,23 . Les cellules EPR jouent un rôle important dans le maintien du BRB externe, et pour valider cette fonction, nous avons évalué des protéines à jonction serrée (TJP) telles que Zona ocludin-1 (ZO-1) et des protéines cytosquelettiques comme F-actine comme précédemment publié8. L’évaluation TJP est une méthode plus pratique pour l’évaluation de l’intégrité du BRB et de la fonction de barrière qui ne nécessite pas d’équipement coûteux qui peut ne pas être disponible dans tous les laboratoires de recherche, par opposition à l’évaluation EM ou TER.
L’isolement primaire de l’EPR est une technique qui pourrait être un outil important pour étudier les mécanismes sous-jacents et la pathogenèse, et pour proposer de nouvelles applications thérapeutiques pour différentes maladies oculaires. La technique actuelle a permis d’étudier les changements dans la structure et la fonction des cellules EPR et leur impact sur le BRB externe dans la dégénérescence maculaire liée à l’âge8. De plus, il a aidé à étudier les changements dans les cellules EPR isolées de souris C57BL6 de type sauvage et différentes souris génétiquement modifiées, ainsi qu’à tester les différents composés pharmacologiques à la recherche d’une cible thérapeutique pour la DMLA14,16.
En conclusion, de nombreux protocoles publiés disponibles ont démontré l’isolement RPE primaire de la souris. Le protocole présenté est une procédure simplifiée résultant de la modification de certains protocoles existants, en utilisant du matériel, des méthodes et de l’équipement disponibles dans la plupart des laboratoires de recherche pour isoler les cellules primaires de l’EPR à partir des yeux de souris.
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer qui soit pertinent pour le contenu de cet article.
Ce travail a été soutenu par le National Eye Institute (NEI), National Eye Institute (NEI) fund R01 EY029751-04
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Beaker : 100mL | KIMAX | 14000 | |
Collagenase from Clostridium histolyticum | Sigma-Aldrich | C7657-25MG | For working enzyme, A |
Disposable Graduated Transfer Pipettes :3.2mL Sterile | 13-711-20 | ||
DMEM/F12 | gibco | 11330 | Media to grow RPE cells |
Fetal Bovine Serum (FBS) | gibco | 26140079 | For complete RPE cell culture media |
Gentamicin Reagent Solution | gibco | 15750-060 | For complete RPE cell culture media |
Hanks' Balanced Salt Solution (HBSS) | Thermo Scientific | 88284 | For working enzymes (A&B) |
Heracell VISO 160i CO2 Incubator | Thermo Scientific | 50144906 | |
Hyaluronidase from bovine testes | Sigma-Aldrich | H3506-500MG | For working enzyme A |
Kimwipes | Kimberly-Clark | 34155 | |
Luer-Lok Syringe with attached needle 21 G x 1 1/2 in., sterile, single use, 3 mL | B-D | 309577 | |
Micro Centrifuge Tube: 2 mL | Grainger | 11L819 | |
Mouse monoclonal anti-RPE65 antibody | Abcam, Cambridge, MA, USA | ab78036 | For IF staining |
Pen Strep | gibco | 15140-122 | For complete RPE cell culture media |
Positive Action Tweezers, Style 5/45 | Dumont | 72703-DZ | |
Scissors Iris Standard Straight 11.5cm | GARANA INDUSTRIES | 2595 | |
Sorvall St8 Centrifuge | ThermoScientific | 75007200 | |
Stemi 305 Microscope | Zeiss | n/a | |
Surgical Blade, #11, Stainless Steel | Bard-Parker | 371211 | |
Suspension Culture Dish 60mm x 15mm Style | Corning | 430589 | |
Tissue Culture Dish : 100x20mm style | Corning | 353003 | |
Tornado Tubes: 15mL | Midsci | C15B | |
Tornado Tubes: 50mL | Midsci | C50R | |
Trypsin EDTA (1x) 0.25% | gibco | 2186962 | For working enzyme B |
Tweezers 5MS, 8.2cm, Straight, 0.09x0.05mm Tips | Dumont | 501764 | |
Tweezers Positive Action Style 5, Biological, Dumostar, Polished Finish, 110 mm OAL | Electron Microscopy Sciences Dumont | 50-241-57 | |
Underpads, Moderate : 23" X 36" | McKesson | 4033 | |
Vannas Spring Scissors - 2.5mm Cutting Edge | FST | 15000-08 | |
Zeiss AxioImager Z2 | Zeiss | n/a | |
Zeiss Zen Blue 2.6 | Zeiss | n/a |
An erratum was issued for: Isolation of Primary Mouse Retinal Pigmented Epithelium Cells. The Discussion and References sections were updated.
The third paragraph of the Discussion section was updated from:
This protocol is different from other valuable and reliable published protocols for primary mouse RPE isolation13,19,20 in that it is simplified with a few steps that are easy to follow. RPE cells are able to be identified by their morphology, pigmentation, and specific RPE markers such as RPE654,5,21. Validation of the purity and contamination of Müller cells was achieved by staining isolated cells with a specific cell marker for Müller cells (vimentin)22. Many techniques have been used to evaluate the integrity of the blood-retinal barrier (BRB) in vitro, such as electron microscope (EM) examination, assessment of tight junction proteins (TJPs), FITIC dextran leakage assay, and transepithelial electrical resistance (TER) measurement that evaluates the physiological function of RPE as a monolayer8,23. RPE cells play an important role in maintaining the outer BRB, and to validate this function, we evaluated tight junction proteins (TJPs) such as Zona ocludin-1 (ZO-1) and cytoskeletal proteins like F-actin as previously published8. TJPs evaluation is a more convenient method for the evaluation of BRB integrity and barrier function which doesn't require expensive equipment that may not be available in all research labs, as opposed to EM evaluation or TER.
to:
This protocol is different from other valuable and reliable published protocols for primary mouse RPE isolation13,19,20,24 in that it is simplified with a few steps that are easy to follow. RPE cells are able to be identified by their morphology, pigmentation, and specific RPE markers such as RPE654,5,21. Validation of the purity and contamination of Müller cells was achieved by staining isolated cells with a specific cell marker for Müller cells (vimentin)22. Many techniques have been used to evaluate the integrity of the blood-retinal barrier (BRB) in vitro, such as electron microscope (EM) examination, assessment of tight junction proteins (TJPs), FITIC dextran leakage assay, and transepithelial electrical resistance (TER) measurement that evaluates the physiological function of RPE as a monolayer8,23. RPE cells play an important role in maintaining the outer BRB, and to validate this function, we evaluated tight junction proteins (TJPs) such as Zona ocludin-1 (ZO-1) and cytoskeletal proteins like F-actin as previously published8. TJPs evaluation is a more convenient method for the evaluation of BRB integrity and barrier function which doesn't require expensive equipment that may not be available in all research labs, as opposed to EM evaluation or TER.
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