Abstract
Purpose To assess various potential factors on human limbal epithelial cell (LEC) outgrowth
in vitro using corneal donor tissue following long-term storage (organ culture) and a stepwise
linear regression algorithm.
Methods Of 215 donors, 304 corneoscleral rings were used for our experiments. For digestion
of the limbal tissue and isolation of the limbal epithelial cells, the tissue pieces
were incubated with 4.0 mg/mL collagenase A at 37 °C with 95% relative humidity and
a 5% CO2 atmosphere overnight. Thereafter, limbal epithelial cells were separated from limbal
keratocytes using a 20-µm CellTricks filter. The separated human LECs were cultured
in keratinocyte serum-free medium medium, 1% penicillin/streptomycin (P/S), 0.02%
epidermal growth factor (EGF), and 0.3% bovine pituitary extract (BPE). The potential
effect of donor age (covariate), postmortem time (covariate), medium time (covariate),
size of the used corneoscleral ring (360°, 270°180°, 120°, 90°, less than 90°) (covariate),
endothelial cell density (ECD) (covariate), gender (factor), number of culture medium
changes during organ culture (factor), and origin of the donor (donating institution
and storing
institution, factor) on the limbal epithelial cell outgrowth was analyzed with a stepwise
linear regression algorithm.
Results The rate of successful human LEC outgrowth was 37.5%. From the stepwise linear regression
algorithm, we found out that the relevant influencing parameters on the LEC growth
were intercept (p < 0.001), donor age (p = 0.002), number of culture medium changes
during organ culture (p < 0.001), total medium time (p = 0.181), and size of the used
corneoscleral ring (p = 0.007), as well as medium time × size of the corneoscleral
ring (p = 0.007).
Conclusions The success of LEC outgrowth increases with lower donor age, lower number of organ
culture medium changes during storage, shorter medium time in organ culture, and smaller
corneoscleral ring size. Our stepwise linear regression algorithm may help us in optimizing
LEC cultures in vitro .
Zusammenfassung
Hintergrund Um verschiedene potenzielle Faktoren auf das Wachstum humaner limbaler Epithelzellen
(LEC) aus Hornhautspendergewebe nach Langzeitlagerung (Organkultur) in vitro zu untersuchen,
wurde ein schrittweiser linearer Regressionsalgorithmus verwendet.
Methoden Für unsere Experimente wurden 304 Hornhautringe von 215 Spendern verwendet. Zunächst
wurden die Gewebestücke mit 4,0 mg/mL Kollagenase A bei 37 °C mit 95% relativer Luftfeuchtigkeit
und 5% CO2 -Atmosphäre über Nacht inkubiert. Danach wurden die limbalen Epithelzellen mithilfe
eines 20 µm CellTricks-Filters von den limbalen Keratozyten getrennt. Die humanen
LECs wurden in KSFM-Medium, 1% Penicillin/Streptomycin (P/S), 0,02% epidermalem Wachstumsfaktor
(EGF) und 0,3% Rinderhypophysenextrakt (BPE) kultiviert. Der potenzielle Einfluss
des Spenderalters (Kovariate), der postmortalen Zeit (Kovariate), des Mediums (Kovariate),
der Größe des verwendeten korneoskleralen Rings (360°, 270°180°, 120°, 90°, weniger
als 90°; Kovariate), der Endothelzelldichte (ECD; Kovariate), Geschlecht (Faktor),
Anzahl der Kulturmediumwechsel während der Organkultur (Faktor) und Herkunft des Spenders
(spendende Institution und aufbewahrende Institution, Faktor) auf das Wachstum
der LEC wurde mit einem schrittweisen linearen Regressionsalgorithmus analysiert.
Ergebnisse Die Rate der erfolgreichen Kultivierung humaner LEC betrug 37,5%. Die mit dem schrittweisen
linearen Regressionsalgorithmus berechneten relevanten Einflussparameter auf das LEC-Wachstum
waren: Intercept (p < 0,001), Spenderalter (p = 0,002), Anzahl der Kulturmediumwechsel
während der Organkultur (p < 0,001), Gesamtmediumzeit (p = 0,181), Größe des verwendeten
korneoskleralen Rings (p = 0,007) sowie Mediumzeit und Größe des korneoskleralen Rings
(p = 0,007).
Schlussfolgerungen Der Erfolg der LEC-Kultivierung steigt mit abnehmendem Alter des Spenders, der geringeren
Anzahl von Wechseln des Organkulturmediums während der Lagerung, der kürzeren Mediendauer
in der Organkultur und der kleineren Größe des korneoskleralen Rings. Dieser von uns
berechneter schrittweiser linearer Regressionsalgorithmus kann uns bei der Optimierung
der LEC-Kultur in vitro helfen.
Key words limbal epithelial cell culture - organ culture - stepwise linear regression algorithm
Schlüsselwörter limbale Epithelzellkultur - Organkultur - schrittweiser linearer Regressionsalgorithmus