The influence of extracellular matrix cues on retinal pigment epithelium biomechanics in an aging model

Abstract

Leeftijdsgebonden maculaire degeneratie (LMD) treft bijna 30% van de mensen boven 75 jaar en omvat degeneratie van het retinale pigmentepitheel (RPE) en remodeling van de extracellulaire matrix (ECM), waaronder collageenophoping, verminderd elastine en de vorming van drusen. Inzicht in hoe biochemische en fysische signalen van de ECM de mechanica en functie van het RPE tijdens veroudering beïnvloeden, is cruciaal voor de ontwikkeling van behandelingen. Deze studie presenteert een nieuwe in vitro benadering om ECM-signalen te onderzoeken in post-mitotische hiPSC-afgeleide RPE-cellen, waarbij verouderingsgerelateerde apoptose wordt nagebootst. Polyacrylamide hydrogels van 4 en 11 kPa, gecoat met ECM-eiwitten laminine-332 of laminine-511, werden gebruikt als substraten om verschillende fysieke en biochemische signalen te bieden. RPE-cellen werden getransduceerd met een caspase-8-virus om apoptose te induceren en de verouderingsgerelateerde afname van cel-dichtheid na te bootsen. Onze bevindingen tonen aan dat zowel fysieke als biochemische signalen invloed hebben op de structurele, biomechanische en functionele responsen van het RPE. Laminine-511 is gevoeliger voor fysieke signalen, terwijl laminine-332 de viscoelasticiteit beïnvloedt. Stijvere substraten veroorzaakten over het algemeen significantere veranderingen in de cellulaire mechanica. Deze resultaten bieden inzichten in de rol van ECM in de mechanica van het RPE tijdens veroudering en de pathogenese van ziekten zoals LMD.