Method Article
הפרוטוקול מתאר את assay micropocket הקרנית כפי שפותח בעכברים.
Assay micropocket קרנית העכבר הוא assay חזק וכמותיים in vivo להערכת אנגיוגנזה. על ידי שימוש בכדורים בשחרור איטי סטנדרטיים המכילים גורמי גדילה ספציפיים שמעוררים צמיחת כלי דם בכל הקרנית באופן טבעי avascular, אנגיוגנזה ניתן למדוד ולכמת. ב assay זה התגובה angiogenic נוצרה במהלך כמה ימים, תלוי בסוג והמינון של גורם גדילה בשימוש. האינדוקציה של neovascularization מופעלת בדרך כלל על ידי או גורם בסיסי גידול פיברובלסטים (bFGF) או גורם כלי דם האנדותל צמיחה (VEGF). על ידי שילוב של הגורמים הללו צמיחה עם סוקרלפט וHydron (פולי המו (פולי (methacrylate 2-Hydroxyethyl))) וליהוק התערובת לתוך כדורים, הם יכולים להיות מושתלים בניתוח בעין העכבר. כדורים אחידים אלה לאט-לשחרר גורמי גדילה על פני חמישה או שישה ימים (bFGF או VEGF בהתאמה) המאפשרים תגובת angiogenic מספיקה הנדרשת לq אזור הספינהuantification באמצעות מנורת סדק. assay זה יכול לשמש ליישומים שונים, כוללים ההערכה של תרופות angiogenic מאפנן או טיפולים, כמו גם השוואה בין רקע גנטי שונה המשפיע על היווצרות כלי דם. חוקר מיומן לאחר תרגול assay זה יכול להשתיל גלולה בפחות מ -5 דקות לכל עין.
התהליך של אנגיוגנזה, היווצרותם של כלי דם חדשים בצורה קודמת נותרים אלה, הוא מורכב מאוד והוא מוסדר על ידי מספר גורמים במשק ששולטים בצעדים שונים של הנבטה הכלי והמורפוגנזה. אנגיוגנזה מופעלת עקב שינוי באיזון בין גורמים בעד ונגד אנגיוגנזה, איזון, כי בדרך כלל שומר על כלי הדם במצב שקט. אנגיוגנזה במבוגרים מתרחשת בתנאים מסוימים פיסיולוגיים כמו במהלך מחזור השחלות הנקבה או בתהליכי תיקון כגון ריפוי פצעים והתחדשות רקמות. עם זאת, זה גם סימן היכר של כמה פתולוגיות הכוללים גידולים ממאירים, מחלות אוטואימוניות ומחלות דלקתיות. המעורבות של אנגיוגנזה בתנאים פיסיולוגיים ופתולוגיים אלה הופכת אותו לנושא חשוב למחקר וליעד אטרקטיבי לטיפול.
בשל המורכבות של אנגיוגנזה ומעורבותם של כמה ceLLS וגורמים בתהליך, כוללים תאים אנדותל, pericytes, תאים במחזור ותאי סטרומה, במודלים חוץ גופית יישארו מוגבלים ולא יכולים לשחזר את microenvironment הייחודי in vivo. העיקרי במבחני חוץ גופית של אנגיוגנזה מתמקדים במידה רבה בהתבוננות השפעות ישירות על תאי האנדותל ומדידת צעדים מסוימים בתהליך angiogenic בתנאים מבוקרים. מבחני אלה כוללים את הכימות של תא האנדותל התפשטות 1, הגירה 2, היווצרות רשת 3, היווצרות צינור 4 ומבצבצות spheroids 5. דגמי Ex vivo, שלא כמו במבחנה אלה, הם מורכבים יותר ולשלב סוגים שונים של תאי רקמה, דוגמא ש assay טבעת אב העורקים 6. עם זאת, כמו מערכות אחרות, זה לא יכול ללכוד את תרומתם של תאים במחזור וסטרומה הטבעית של תאי האנדותל כקיים בגוף חי. ניסיונותללמוד אנגיוגנזה תחת זרימה לחקות את הגדרת in vivo מבוצעים באמצעות מערכות microfluidic 7, אפילו אולם מבחני אלה, למרות שהשתפר מאוד, עדיין לא מצליחין להסביר את כל התאים קיימים בגוף חי.
בשל המגבלות של במבחנה ולשעבר מודלים אנגיוגנזה vivo, in vivo מודלים יישארו הבחירות אמינות יותר ללימודי אנגיוגנזה. דוגמאות למודלים אלה כוללים השתלה של תאים שקופים, "חלונות", המאפשרים ההדמיה של כלי דם גדלו תחת מיקרוסקופ 8, CAM שתלים תת עורית בהזרקה כגון היווצרות matrigel וכלי ברקמות נורמליות כמו אוזן עכבר וקרום chorioallantoic העוף ( ). עם זאת, אחד מדגמי אנגיוגנזה in vivo המקובלים וכמותיים ביותר הוא assay קרנית neovascularization micropocket המתואר כאן, המנצל את באופן טבעי avascularקרנית כ" מסך "כדי לחזות ולהעריך צמיחת angiogenic חדשה 9.
כאן אנו מתארים את assay micropocket הקרנית כפי שפותח בעכברים. בתחילה המודל המשמש למדידת גירויי angiogenic ספציפיים בקרניות ארנב. הדבר נעשה על ידי החדרת חתיכות גידול לתוך ההומור המימית של הלשכה הקדמית של העין הארנב ונמדד neovascularization מושרה גידול 11.
עם זאת, assay מאוחר יותר התפתח לחוקר את ההשפעות של גידול ספציפי גורמי 10 לציין טוב יותר ולתקנן את השפעת angiogenic. על מנת לשחרר את גורם הגדילה בעיניים, כדורים בשחרור איטי המכילים כמויות ידועות של גורמי גדילת angiogenic שמשו במקום רקמות. הזמינות של חלבוני angiogenic רקומביננטי מטוהרים כגון bFGF או VEGF אפשרה את השימוש בם כמטרות ספציפיות של modulaters אנגיוגנזה 12. בתחילה, assay היהמשמש בעיקר בארנבות, שהם קלים יותר לעבוד עם בשל גודלם, אך מאוחר יותר המודל תורגם לעכברים; מודל חיה קטן יותר ופחות יקר. עובר מארנב לעכברים סיפק יתרון חשוב של להיות מסוגל להשתמש בבעלי חיים מניפולציות גנטיים, ובכך ליצור תחום חדש של מחקר למרכיבים הגנטיים המשפיעים על היווצרות כלי דם 13. בנוסף לשימוש מקובל יותר של assay קרנית בלימוד אנגיוגנזה, תהליכים ביולוגיים אחרים יכולים גם נחקר באמצעות מבחני שונה. לדוגמא, מחקרים של lymphangiogenesis התאפשרו באמצעות ההשתלה של כדורים במינון bFGF נמוכים שאפשרו להדמיה של כלי הלימפה דרך סמנים מולקולריים ספציפיים 14. בנוסף, assay זה סיפק אמצעי כדי להעריך את ההשפעות של קרינה על אנגיוגנזה 15.
לסיכום, assay אנגיוגנזה micropocket הקרנית הוא כמותי, נציגroducible, הערכה גמישה של אנגיוגנזה in vivo. יתרון עיקרי של assay זה הוא שהמדידה של כלי רקע היא מיותרת, משום שהכולים גדלים על רקמות באופן טבעי avascular. אנו מתארים כאן את הפרוטוקול של assay זה בפרטים ולדון בתרחישים שונים שיכול להתרחש. Assay כולל 3 מקטעים בדידים. כאן אנו מתארים את ההכנה של כדורי גורם כלול צמיחה, השתלה כירורגית שלאחר מכן ולבסוף שיטה לכמת את צמיחת neovascular וכתוצאה מכך.
כל הפרוטוקולים מעורבים בעלי חיים מוצגים ולאושרו על ידי ועדת הטיפול ושימוש בבעלי חיים המוסדיים בבית החולים לילדים בבוסטון ונערכים בהתאם להמלצותיה של האגודה להערכה והסמכה של מעבדה טיפול בבעלי חיים (AAALAC). הקפד להשתמש מכשור סטרילי וtechniqure ספטית בעת ביצוע ההליך.
1 הכנת פלטות
.2 השתלה כירורגית של פלטות
.3 כימות של הקרנית neovascularization.
השאר בעלי חיים כדי לפתח כלי מעל פרק זמן מוגדר. היום לדירוג כלי תלוי בגורם גדילה בשימוש. הכיתה bFGF ביום 5 וVEGF חלש יותר ביום .6 יום ההשתלה הוא יום 0.
איור 1 כימות neovascularization קרנית. () 80 ng bFGF גלולה הושתלה בעכבר / 6J C57BL מראה מנורת סדק reticule אוריינטציה למדוד אונייה שאורכה. VL = 0.9 מ"מ. (ב) reticule מנורת הסדק מראה עין אותו מסובב למדוד שעת שעון. CH = 3.25. אזור ספינה מחושב = 1.84 מ"מ 2. תמונות אלה שופרו באופן דיגיטלי על מנת לאפשר לתוספת של סכמטי reticule. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
תוצאות אופייניות לכדורי bFGF וVEGF בC57BL / 6J angiogenic הנמוך הנורמלי מוצגות באיור 2 א 'וב', בהתאמה. 2E איור מציג את ההתפלגות הנורמלית של אזור הספינה (VA) בC57BL / מתח 6J עם מינונים שונים של הצמיחה הבאות גורמים. 80 כדורי bFGF ng בדרך כלל לגרום לVA של כ 2.0 2 מ"מ, אם כי ערכים בטווח של 1.8-2.4 2 מ"מ מקובלים. 200 כדורי VEGF ng בדרך כלל לגרום לתגובה של כ 0.7 2 מ"מ, עם מגוון רחב של ערכים המקובלים של 0.6-0.9 מ"מ 2. בניסויים שבו השפעה אנטי אנגיוגנזה חשודה, אזורי כלי גדולים יותר הם רצוי להיות מסוגל לדמיין ירידה. איור 3 מציג את ההשפעה של תלידומיד התרופה אנטי אנגיוגנזה על neovascularization מונע bFGF. הטיפול הביא לעיכוב 38% מצמיחת כלי. בניסויים שבם גידול רשאיניתן היה לצפות שהוא הטוב ביותר לשימוש במינונים נמוכים יותר כגלולה סטנדרטית גורמת לתגובה המרבית ליד. פלטות בהיקף של 10-40 bFGF ng יהיו מתאים יותר (איור 2 ג).
זנים שידועים שיש תגובה גבוהה angiogenic לגורם גדילה מסוים יכולים להיות VA יותר מכפול מזה של מתח נמוך angiogenic טיפוסי. איור 2 ד מציג את התגובה של עכבר 129S1 / SvImJ לגלולת FGF 20 ng. לשם השוואה, באותה גלולה המינון מוצגת בC57BL / 6J באיור 2 ג. שולחן נרחב המפרט את פוטנציאל angiogenic של זנים שונים לשני bFGF- וneovascularization מושרה VEGF כבר פורסם בעבר על ידי המעבדה שלנו 13.
זנים או pigmentations מסוימים עשויים להפגין צמיחה או דליפה של כלי הקשתית בתגובה לגלולה. זה יכול להתרחש באחת או בשני העיניים של עכבר בודד ויכול או לא יכול להיות עקבי לאורך entקבוצת חמה שבו assay מבוצע. תופעה זו עלולה לגרום לקרע של כלי הקשתית גורמים דם כדי למלא את הלשכה הקדמית (hyphema). Hyphemas יכול לעשות לדירוג neovascularization הקרנית קשה או בלתי אפשרי. איור 4 ממחיש קל (4A) וצורה חמורה (4B) להתרחשות זו.
איור 2 דוגמאות לneovascularization קרנית הנגרם על ידי גורם הגדילה. () 80 ng bFGF גלולה מושתל לתוך עכבר C57BL / 6J angiogenic נמוך, וכתוצאה מכך שטח כלי שווה ל2.0 מ"מ 2. זה נפוץ מאוד למינון זה כדי לגרום לכולים להגיע גלולה ולגדול לתוכו. 20 גלולה bFGF ng מושתלת לתוך (ב)C57BL / 6J עכבר, וכתוצאה מכך שטח כלי שווה ל1.04 מ"מ 2. (C) 200 גלולה VEGF ng מושתלת לתוך עכבר / 6J C57BL, וכתוצאה מכך שטח כלי שווה ל0.71 מ"מ 2. (ד) 20 ng bFGF גלולה במתח 129S1 / SvImJ הגבוה אנגיוגנזה. בהשוואה ל( C), גם גלולה FGF 20 ng, זן זה יש angiogenic מאשר פוטנציאל גדול פי שניים מזה של C57BL / 6J. (E) אזור neovascular קרנית (ממוצע ± SD, n = 10) בC57BL / 6J נגרם על ידי הגדלת מינון של או VEGF או bFGF. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
עיכוב איור 3 של Vess המושרה bFGFאל צמיחה על ידי סוכן אנטי אנגיוגנזה. עכבר / 6J רכב () בקרה שטופל C57BL. השרשה של 80 גלולה ng bFGF וכתוצאה מכך באזור ספינת קבוצה שווה ל2.0 מ"מ 2. (ב) תלידומיד טופל עכבר (200 מ"ג / קילוגרם, אוראלי למשך 5 ימים). אזור ספינת קבוצה שווה 1.25 2 מ"מ ומשקף ירידה של 38% בצמיחת כלי. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
איור הצמיחה .4 hyphemas מושרה גורם בקשתית העכברית. () Hyphema מתון בC57BL / 6J-TyrC-י 2 / J. זן זה מציג את אותן neovascularization הקרנית כמו עמיתי פיגמנט שלהם, אבל הוא פרו יותרne לאיריס דימום. hyphema (ב ') בקנה מידה גדול בעכבר 129P3 / J. יש כל עין גוון אדמדם, כמו גם בריכות בולטות יותר של דם קרוב יותר לחלק תחתון של קשתית. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
ישנם מספר צעדים קריטיים בביצוע assay קרנית מוצלח. הוא עושה הראשון כדורים אחידים אפשר להשתיל ומגרים כלי. החלקים החשובים ביותר של הכנת גלולה הם 1) שימוש בגורם גדילה ללא ספק; 2) להבטיח תערובת טובה של גורם גדילה עם סוקרלפט וHydron ו3) נע התערובת הסופית במהירות אבל בזהירות מצינור Eppendorf לרשת שבו כדורים נוצקו. מומלץ כי כדורים "דמה" נעשים ללא גורם גדילה לתרגל את הטכניקה. פלטות אמורות להופיע לבנה וגיר ולהיות בערך מרובע בצורה. כל כדורים שכוללים אזורים ברורים צריכים להיות שליליים כמו אזורים אלה צפויים לכלול Hydron בלבד. כמו כן יש לציין כי כדורים נוצרים עם אתנול וbFGF ושVEGF הם התייצבו על ידי ההכללה של סוקרלפט, אשר מחקה הפרין מחייבת. סוקרלפט משמש גם כדי לספק pl שחרור איטיatform לגורמי הגדילה. אם גירוי או מעכבים אחרים מתווספים לכדורים, יש לבדוק תחילה הבדלים אלה כדי לקבוע יציבות באתנול. מומלץ כי כדורים "דמה" נעשים ללא גורם גדילה בהתחלה לתרגל את הטכניקה. "סתם" או כדורים מזויפים מכילים רק סוקרלפט וHydron עם PBS להחליף את עוצמת הקול של גורם גדילה או תרכובת הנבדקת. כדורים אלה אינם להמריץ את צמיחת כלי שיט או דלקת limbal. כדורים שאם ישמשו כבקרה נאותה בניסויים שבם סוכן חשוד בהיותו פרו angiogenic ונבדק ללא התוספת של גורם גדילה לגלולה. ניתן לשלב מרכיבים וגורם גדילה בכדורים למקרים שבם אינטראקציה נחקרת, ובמקרה זה כדורים של גורם הגדילה לבד יהיו השליטה המתאימה.
השתלה כירורגית היא החלק המאתגר ביותר של assay.0; זה בהתחלה קשה מאוד לאמוד את העומק המתאים לחתך. מדי עמוק חתך גורם לכדור הארץ לקרע והעין הופכת לבלתי שמישה. זהו אפקט דרמטי, ולכן האדם לומד במהירות שלא "יקפוץ" לעין. זה לוקח הרבה יותר זמן לעשות חתך עמוק מספיק כדי לאפשר היווצרות כיס באופן עקבי. כאשר החתך הוא רדוד מדי, השכבה העליונה של הקרנית נפגעה בקלות או תלשה עם סכין פון GRAEF כפי שהוא הוכנס על מנת להפוך את הכיס. השלב האחרון של כימות צמיחת הכלי החדשה דורש עקביות באופן הדירוג. אורך כלי השיט הוא מדידה פשוטה ואילו ערך שעת השעון המתאר את הצמיחה סביב ההיקף של העין הוא סובייקטיבי יותר. השיטה צריכה להיות זהה מעכבר לעכבר ובין ניסויים.
עוד מרכיב קריטי של assay הוא הבחירה של הרדמה, אשר יכולה להיותהשפעה על הקלות וההצלחה של ההליך כירורגי. Avertin בזריקות הוא מסובך לפחות כפי שהוא מאפשר למניפולציה קלה של העכבר בניגוד להרדמה מתאדה תישלח באמצעות חרטומו. מומלץ להימנע משילוב של קטמין ו xylazine כמו גם בשל הקשר שלה עם נגעים בקרנית במכרסמים 16,17.
חשוב לציין כל שינוי במשקלם של עכברים במהלך ניסוי. ירידה במשקל יכולה להצביע על תנאי דיור ירודים או מחלה ואלה עלולים להשפיע לרעה על יכולתו של עכבר כדי לגדול כלי בעיניים. משקולות יש לנקוט בימים של השתלת גלולה ודירוג כלי כדי לקבוע את אחוז משקל של איבד, אם בכלל. אובדן של 5% או פחות מקובל ויכול לנבוע מהלחץ של טיפול בעכברים, במיוחד בניסויי טיפול במינון תכוף. יותר מ -5% ירידה במשקל היא בעניין וnonspecifically תהיהלדכא צמיחת כלי. כך תוצאות מניסויים כאלה צריכים להיחשב לא חוקיות.
מנת להתייחס להבדלים ניסיוניים טבועים מטכניקת הליך ואת היעילות של משתנים למדה, יש להשתמש במספר מינימאלי של עכברים על מנת להשיג תוצאות תקפות. מניסיוננו אנו ממליצים לא פחות מ 5 עכברים בכל קבוצת מניב n של 10 עיניים.
למרות יתרונות הרבים של assay micropocket הקרנית, יש גם כמה מגבלות. החסרון העיקרי הוא הצורך בתקופת הכשרה ארוכה יחסית כדי לשלוט בטכניקה. פרט ללא ניסיון טכני קודם עובד בעיני העכבר ידרוש כארבעה חודשים של אימון לפני ניסויים של 20-25 עכברים יכולים להיחשב אמין. יתר על כן, יש כמה הבדלים בין אנשים שונים שיבצעו את assay, ובכך להגביל את האפשרות של השוואה בין ניסויים המבוצעותבזמנים שונים על ידי אנשים שונים. מגבלה נוספת של מודל זה היא שהניסויים הם קצרים יחסית (5-6 ימים), והן מוגבלים על ידי שחרורו של bFGF או VEGF מהגלול. לכן, assay זה הוא מתאים ביותר לטיפולים שיש להם תגובה מהירה in vivo, אם כי זה יכול להיות מתוגמל באופן חלקי על ידי מראש בטיפול העכברים לאורך רצוי של זמן לפני ההליך. מבחני בדיקות סמים רגילים בדרך כלל מתחילים ממשל ביום ההשתלה גלולה (יום 0) ממשיכים עד יום לדירוג (יום 5 או 6).
המשמעות של שיטה זו היא שזה אחד ממבחני אנגיוגנזה כמותי אמינות ביותר. חלופה בעכברים היא assay תקע matrigel, לעומת זאת assay זה הוא איכותי יותר ופחות ספציפי לגורם גדילה מסוים בשל חדירת תא נרחבת המתרחשת לתקע. הגמישות של assay הקרנית מאפשרת להתאים את הכמותשל אנגיוגנזה שנוצר ולבחור ממריץ ספציפי. אפשר להחליף את גורמי גדילה סטנדרטיים עם גורמי angiogenic ידועים או חשודים אחרים. בנוסף, ניתן לשלב את גורמי גדילה סטנדרטיים ומעכבים אפשריים בתוך אותה גלולה להערכת פעילות אנטי אנגיוגנזה ללא משלוח מערכתי. לבסוף, assay זה מאפשר לאדם לעורר אנגיוגנזה על רקע גנטי שונה, שיכול להיות שימושי במיפוי השפעות גנטיות ולבסס את השפעתו של גן מסוים באנגיוגנזה.
יש לי המחברים אין לחשוף.
אנו מודים לקריסטין ג'ונסון לעבודה הגרפית.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Section 1: Pellet preparation | |||
Sucralfate | Sigma | #S0652 | |
Hydron (aka Poly(2-Hema)) | Sigma | #P3932-10G | |
Ethanol | Pharmco Products Inc | #111000200CSGL | |
Growth factors: | Must be carrier-free (no bovine serum albumin(BSA)) | ||
Fibroblast growth factor (FGF) | PeproTech | #AF-100-18B | |
Vascular endothelial growth factor (VEGF) | R D Systems | #293-VE-050/CF | |
35 mm dish | Becton-Dickson | #353001 | Used for storage of pellets |
10 cm petri dish | VWR | #25384-342 | Used as work surface for preparing pellets |
Mesh | Sefar America | #03--300/51 | 300 um nitex nylon, cut into cm square pieces and sterilzed in autoclave |
Spatulas | Fisher Scientific | #21-401-10 | Use tapered end of one to break up pellet mixture. Bend tapered end of other to help remove mixture from microcentrifuge tube. |
Microcentrifuge tubes | Fisher Scientific | #05-408-146 | One for hydron, one for sucralfate |
Jewelers forceps, #5 | Ambler Surgical | #2315E | Need 2 for pulling mesh apart |
Centrifugal evaporator | ThermoSavant | DNA110 SpeedVac | |
Section 2: Surgical implantation of pellets | |||
Operating microscope | Zeiss | ||
2.5% Avertin | General anesthetic | ||
Proparacaine hydrochloride ophthalmic solution 0.5% | Falcon | NDC# 6131401601 | Eye anesthetic |
Triple Antibiotic Ophthalmic Ointment | Bausch Lomb | NDC# 2420878055 | Contains neomycin, polymixin and bacitracin |
Ophthalmic microknife, 5 mm | Surgistar | #924501 | 30 degree angle |
von Graef knife | Ambler Surgical | #3401E | |
Jewelers forceps, #1 | Ambler Surgical | #2301E | Must be blunted with sharpening stone for proptosing eye |
Jewelers forceps, #5 | Ambler Surgical | #2305E | For picking up pellets and placing on eye |
Small curved scissors | Ambler Surgical | #5636E | For trimming whiskers |
Gauze | For blotting eye after proparacaine | ||
Section 3: Grading of Corneal Neovascularization | |||
2.5% Avertin | General anesthetic | ||
Slit lamp | Nikon | FS-2 | Needs an ocular with a reticule to assist in measuring |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved