Summary
Bu iletişim kuralı modelleri otolog hücre transplantasyonu ile metabolik hastalıkların tedavisi için domuz hepatosit yalıtım ve ex vivo gen teslim açıklamak için tasarlanmıştır. Her ne kadar bu modelle başarılı terapi lehine benzersiz avantajlar sahiptir, uygulama ek hastalıklar ve göstergeler yönelik olarak ilgili bir temelidir.
Abstract
Gen tedavisi karaciğer metabolizmasının birçok doğuştan hataları tedavisi için ideal bir seçimdir. Ex vivo, lentiviral vektörler kullanılmıştır başarıyla insanlarda, hematopoetik birçok hastalığın tedavisinde kullanımları vector öğesinin ana bilgisayar genom entegre yeteneği nedeniyle istikrarlı transgene ifade sunduğundan. Bu yöntem ex vivo gen terapisi tetkikine, uygulamaya büyük bir hayvan modeli kalıtsal tyrosinemia türü gösterir ben. Bu işlem 1) birincil tetkikine otolog donör/alıcı hayvandan 2 yalıtım oluşur) bir lentiviral vektör ve düzeltilmiş tetkikine yolu ile taşınabilir 3) otolog nakli ile hepatosit iletim yoluyla ex vivo gen teslim Enjeksiyon damar. Başarı yöntemi genellikle karaciğer rezeksiyonu, uygun tetkikine izole hücreler yeniden engrafting, yüksek yüzdesi iletim için yeterli yalıtım için çıkarılan numune taşıma dikkatli verimli ve steril kaldırılması üzerine dayanır ve Aseptik cerrahi işlemler boyunca enfeksiyonu önlemek için. Bu adımlardan herhangi birini teknik başarısızlık otolog nakli için uygun transduced tetkikine düşük verim veya donör/alıcı hayvan enfeksiyonu neden olur. Düzeltilmiş hücre engraftment bile küçük bir yüzdesi için karaciğer repopulation sağlıklı hücreler üzerinde güçlü bir temel sağlayacaktır gibi domuz insan tipi 1 kalıtsal tyrosinemia (HT-1) Bu yaklaşım için seçilen benzersiz olarak böyle bir yönteme mükellef modeldir yerli hastalıklı tetkikine seçici avantaj. Bu büyüme seçimi için tüm göstergeler gerçek olmayacak olsa da, bu yaklaşım diğer göstergeler doğru genişleme için bir temel ve ek hastalıklar, her ikisi de karaciğer içinde adres ve ötesinde, süre için bu ortamda manipülasyon için sağlar viral vektör ve hedef kapalı toksisite ve tumorigenicity için fırsat maruz için kontrol etmek.
Introduction
Karaciğer metabolizmasının doğuştan hataları topluca 1 800 canlı Doğum1en çok etkileyen genetik hastalıkların bir aileyiz. Çoğu bu hastalıkların tek gen kusurları2 ve işlevsel olarak etkilenen gen tek bir düzeltilmiş kopyasını tetkikine3yeterli sayıda tanıtarak tedavi edilebilir. Düzeltilmesi gereken tetkikine gerçek yüzdesi hastalığı4 tarafından değişir ve büyük ölçüde bu kodlar, örneğin, atılan protein karşı sitoplazmik protein niteliğine bağlıdır. Çoğu durumda, herhangi bir tedavi etmek için metabolik etkinliğini kolayca aracılığıyla biyolojik dolaşımda bulunan çoğu kullanılabilir varlığı denetlesinler.
HT-1 sonuç fumarylacetoacetate hidrolaz (FAH)5bir üründe, Tirozin metabolizma6enzimatik son adımda karaciğer metabolizmasının doğuştan bir hatadır. FAH eksikliği için sürüme akut karaciğer yetmezliğine ve ölüme neden olabilir veya hastalık kronik şeklinde siroz ve hepatosellüler karsinom neden olabilir karaciğerde toksik metabolitleri, uzun ve zorludur. Hastalığın klinik olarak 2-(2-nitro-4-trifluoromethylbenzoyl)-1,3-cyclohexanedione (NTBC), küçük molekül inhibitörü olan bir enzim akıntıya karşı FAH, Tirozin metabolizması İdaresi tarafından yönetilir. Gibi başarılı tetkikine bile az sayıda düzeltilmesi hem küçük hem de büyük hayvan modellerinde düzeltilmiş hücrelerle sonunda tüm karaciğer repopulation içinde sonuçlanır hastalık hangi gen tedavi yöntemleri, test etmek ideal bir ortam sağlar 7 , 8. bu düzeltilmiş için hücreleri var toksik metabolitleri birikimi nedeniyle düzeltilemeyen hücreleri üzerinde derin hayatta kalma avantaj ikincisi oluşur. Düzeltilmemiş tetkikine kaybı düzeltilmiş tetkikine seçici genişleme için karaciğer yeniden üretim kapasitesi ile tutarlı sağlar. Tedavi kolayca nakli takip tirozin ve succinylacetone düzeyleri dolaşan içinde azalma ölçerek izlenebilir.
Kısmi bir hepatectomy içerir, yordam, invaziv doğası haklı göstermek için bu yaklaşım amacı dayanıklı bir tedavi olmalı. Bu nedenle, stabil hepatosit genom9içine entegre olacak çünkü çoğaltma beceriksiz lentiviral vektörler kullanılır. karaciğer olarak tüm kızı hücreleri için düzeltilmiş gen teslim sağlanması büyür ve düzeltilmeyen hücrelerinin hızlı kaybı değiştirmek için genişler. Bu sadece tek bir kızı hücre mitoz10 böylece herhangi bir etkisi birkaç hafta içinde tedavisinin kaybetme sırasında geçirilen episomes olarak öncelikle mevcut ilişkili adeno virüs (AAV) vektörler üzerinde avantajlıdır.
Edebiyat büyüyen bir vücut üzerinde lentivirus11, endişeleri Emanet desteklese genotoksik olaylar kontrollü vitro ortama konak hücreleri iletim sınırlayarak hafifletilmiş. Bu yöntem gerçekleştirildiğinde portal ven yoluyla otolog nakli ile yeniden kullanılmaya olacak tetkikine maruz sınırlayan ücretsiz vektör asla sistemik ana bilgisayara giriliyor.
Bu rapor cerrahi yöntemin ve gen terapisi ex vivo için tetkikine ve sonraki otolog transplantasyon12 HT-1 domuz8tedavisi için ayırmak için kullanılan ex vivo yordamlar açıklanmaktadır. Tam işlem tetkikine ve bir ana bilgisayarın karaciğer için büyüme uyarıcı bir kaynak, 2) ardından ex vivo gen düzeltme ve son olarak 3) reintroduction eksize karaciğer üzerinden tetkikine yalıtım olarak hizmet veren 1) bir kısmi hepatectomy içerir düzeltilmiş tetkikine ev sahibi geri. Açıklanan yöntemi bazı değişiklik ile tüm büyük hayvan modeller için geçerlidir ama sadece FAH eksikliği domuz13 seçici çevre düzeltilmiş tetkikine için avantaj olacaktır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm hayvan yordamları kurumsal kılavuzlarınıza uygun olarak gerçekleştirilen ve incelenmeli ve kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi (IACUC) tarafından çalışma kuralları önce onaylanmalıdır. Burada açıklanan yordamları büyük beyaz çiftlik erkek ve dişi domuz (% 50 Landrace/50% büyük beyaz genetik arka plan) kadar sağlıklı ve cerrahi için uygun olarak kabul edilir 3 ay yaş için yapıldı. Hayvan sosyal kurumsal hayvan hastalıklarıyla ilgili kaygı personeli tarafından uyumsuz kabul sürece yerleştirilmiştir. Hayvanlar chow iki kez günlük ve gözlenen klinik belirtiler için uygun düzeyde en az bir kez her gün bakım personeli tarafından beslenir.
1. ameliyat için hazırlık
- 5 mg/kg telazol ve 2 mg/kg xylazine intramüsküler sedasyon ikna etmek için yönetmek. Buprenorfin SR subkutan, ameliyat sonrası analjezi için 0,18 mg/kg doz yönetmek (beklenen bu doz analjezi-ecek var olmak en fazla 72 saat). El ile sedasyon doğrulamak yanıt için hayvan kontrol edin.
- Yatıştırıcı bir kez farmakolojik erişim için bir periferik kulak damar damar içi kateter takın.
- İntravenöz 25 mg/kg sülfadiyazin ve kas içi 5 mg/kg ceftiofur pre-operatively yönetmek.
- Normal salin damarlarından kan basıncı ve kalp hızı prosedürü boyunca normal fizyolojik sınırlarda tutmak için yönetmek.
- Mide basıncı azaltmak için bir orogastric tüpü yerleştirin. Uygun ölçekli bir Endotrakeal tüp endotrakeal entübasyon gerçekleştirmek için el ile soluk verme algılamak için göğüs sıkıştırarak uygun yerleştirme doğrulayın ve mekanik olarak % 1-3 isoflurane hayvanla hava basarım.
- Elektrokardiyogram (EKG) müşteri adayları, kan basıncı Manşet, sıcaklık probu ve darbe-oksimetre monitör ve kayıt yaşam belirtileri için yerleştirin. Hayvan sırtüstü pozisyonda yerleştirin, göğüs kafesi üzerinden pelvis betadin ile karın bölgesinde fırçalayın ve sterilely üstünü örtmek.
- Konu % 1-3 isoflurane ile cerrahi uçağa anestezi korumak için işlem sırasında havalandırın. Devam hayati değişiklikleri izlemek ve isoflurane buna göre kan basınç kayıpları önemli ölçüde, isoflurane azaltmak ve canlılık, gibi geri yüklemek için kurumsal olarak onaylı Ajanlar başlatırsanız kalp atışı öncesi kesi düzeyde korumak için ayarlayın. intravenöz epinefrin verin.
- Kalp atışı, solunum hızı, kan basıncı ve vücut sıcaklığını izlemek ve büyük hayvan refahı standartları ile uyum sağlamak için kurum özel ilke göre hayvan refah korumak için bir cerrahi işlem kaydı kaydedin.
2. Laparoskopik kısmi Hepatectomy
- Başlangıç bağlantı noktası site giriş göbek cephalad için bir açık Hassen tekniği kullanarak gerçekleştirin. Karın zarını görselleştirildiği, güvenli bir şekilde karın boşluğuna 12 mm trokar tanıtmak. 5 mm, 30 °, kapsam bu bağlantı noktası üzerinden geçmek.
- CO2 ' ye 15 mmHg ile karın insufflate. Laparoskopik kamera ile doğrudan görselleştirme altında karaciğer sol yanal lobda nirengi iki ek 5 mm bağlantı noktası yerleştirin. Bağlantı noktalarının tam yerleşim boyutu ve hayvan anatomisi bağlı olacaktır.
- Bu noktada, karnın 5 mm bağlantı noktalarından birini yerleştirin.
- Karaciğer sol lob büyük yarığın noktasında sol yanal kesimini tanımlar. Bu çatlak tıbbi ve sol yanal kesimleri ayırır. Portal yapıları ile birlikte bir cerrahi zımba kullanarak bu çatlak boyunca hepatik ven güvenli ( Tablo malzemelerigörmek). 60, 45 veya 30 mm uzun vasküler yükler kullanarak zımba üzerinden sıralı atış kullanarak bu çatlak aracılığıyla parankimi transect.
- Yeterli hemostaz sağlamak için kalan karaciğer parenkima rezeksiyon tamamlandığında değerlendirmek. Herhangi bir parankimi koter veya dikiş ile kanamayı kontrol.
- Endoskopik tutucu ve endoskopik doku alma çanta kullanma karaciğer bölümüne almak.
- Bağlantı noktalarını kaldırmak ve 12 mm bağlantı noktası kesi ile kesintiye uğramış boyutu 0 dikiş orta hat fasya, derin dermal tabaka için çalışan 2-0 dikiş ve subcuticular katman için çalışan 4-0 dikiş için üç katmanlarında kapatın. 5 mm bağlantı noktaları bir katman 2-0 ile kapalı.
- Yer ( Tablo malzemelerigörmek) insizyon steril bir remake.
- Hücreleri az 4 saat içinde hazır olacak, genel anestezi altında hayvanlar post-operatively autotransplantation zamana kadar korumak.
- Alternatif olarak, hücre manipülasyonlar daha uzun süre gerektiriyorsa (Hepatosit pulcuklarının veya üzerinde bu yöntemin tek tek uygulamalara göre daha uzun iletim/seçim süre izin gibi) anestezi ve tekrar kurtarmak hayvan izin anestezik indüksiyon adımları hücreleri hazır olduğunuzda autotransplantation önce.
3. hepatosit yalıtım
- Çözüm sıcaklık 38 ° C üzerine doku giriş öyle ki peristaltik pompa (43 ° C su banyosunda tutulur) sıcak dağılım çözümler sunmak için ayarla perfüzyon ile karaciğer bölümünün maruz büyük gemilerin yerleştirilmesini kateter takın. Tüm boru, ekipman ve çözümleri hücreleri ekimi için uygun olduğundan emin olmak için steril muhafaza edilmelidir.
- Prime pompa ve boru başına II ile ben ve doku başına II teslim başına arasında geçiş yapmak için konumlandırılmış bir stopcock kadar. Stopcock başına getirin ve boru seti, geri kalanı tamamen tanıtımı önlemek için bir satır içi kabarcık tuzak doldurma Başbakan geçiş dokusu içine hava kabarcıkları.
- Dik kesit portal ven şube ortaya çıkarmak için hepatik dolaşımı kesmek temiz bir enine hazırlamak ve hepatik kateterizasyon için damarlar.
- Perfusate kaçağı önlemek için rahat uygun kateter ile mevcut maruz damarları catheterize. En az 1 portal ve doku yeterli perfüzyon sağlamak için 1 hepatik ven cannulate.
- Catheter(s)-astar/ücretsiz hava var bir damar içine kateter yerleştirmeden önce olduğundan emin olun.
- 100 mL/dk, çıkış tüp damar damar 30 saniyede 1 dk. döngüsü için 15-20 dk için tüm kullanılabilir damarlar yoluyla hareket başına ben sıcak sıvı. Sırasında infüzyon, belirlediğim bir tahliye Tüp vakum altında atık bir kaba yordamı tepsisini boşaltın.
- 100 mL/dk, damarları ile ben, başına 30 dk toplam üzerinden Bisiklete binme II başına geçin. Başına II sırasında başına II başa rezervuar yeniden yönetim etkin enzim hazırlanması korumak için geri dönüşüm için bir dönüş pompa kullanın. Dönüş pompa çıkış pompa bir değere ayarlayın (Örneğin, 94 mL/dk), aşırı hava kaynak biberondan değil dönmek için dikkatli olmak.
- Karaciğer kapsülü kırılırsa, bu sefer azaltılabilir.
- Eğer karaciğer değil tamamen sindirilmiş (hafif fokal basınç ile çukurlu kalmaz) perfüzyon bir ek 5 dk gerçekleştirilebilir.
- Zaman zaman (yaklaşık 5 dakikada) belge yüzey sıcaklığı kabarcık tuzak ve/veya karaciğer tetkikine değil soğuk alıyorsanız emin olmak için. Eğer karaciğer soğuk elde ettiğini (< 35 ° C) daha yakın Karaciğer sıcaklığı 38 ° C'ye geri yüklemek için su banyosu ısı artışı Perfüzyon devam ederken karaciğer blanche gerekir.
- Karaciğer steril plaka veya hücre kültür hood taşınmaya Petri kabına kaldırın. Hepatosit işleme sırasında bütünlüğünü korumak için steril bir örtü ile steril alan kapak.
- Steril örtü karaciğer bölümünden açığa ve karaciğer ile soğuk hepatosit yıkama kitle iletişim araçları (HWM) daldırın. Kapsül makas üstünde sürükleyerek bozabilir. Steril eldivenler, hepatositlerin Orta serbest bırakmak için karaciğer yavaşça masaj.
- HWM tetkikine steril gazlı bez ile geniş (~ 200 mL) santrifüj şişe içeren filtre. Aşağıdaki yordam aracılığıyla tetkikine (hangisi uygunsa) ilk resuspension sonra birden fazla şişe dan hücre Pelet birleştirerek nüsha, yıkayın:
- Santrifüj 50 x g, 5 dk, 4 ° C.
- Aspire edin ve 150 mL HWM resuspend.
- Pelet HWM içinde 3rd yıkama sonra bırakın.
- Bir hemasitometre veya başka bir aygıt olarak kullanılabilir kullanarak hücre konsantrasyonu saymak. Bu hücreler gen tedavisi, hücre sıralama veya diğer uzmanlık autotransplantation önce gibi ilgi ex vivo manipülasyon için hazırsınız. HWM son hacim belirli konsantrasyon (hücre/mL) hedeflemek için ayarlanabilir.
4. hepatosit iletim
- Hepatositlerin medyada resuspend (Dulbecco'nın değiştirilmiş kartal orta [DMEM], % 10 fetal Sığır serum [FBS], penisilin-streptomisin, 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic asit [HEPES], deksametazon, epidermal büyüme faktörü [EGF] ve NTBC) 1-2 buz üzerinde konik tüp içinde mL başına milyon hücre.
- Oda sıcaklığında lentiviral vektör çözülme ve enfeksiyon (MOI hücreleri bağlamak için) hedef 20 çokluğu, buzda konik tüp ekleyin. Hücre için hücre yüzeyine viral vektör bağlamak 90 dk 10 rpm 4 ° C'de döndürün.
- Tüpler 37 ° C 30-40 dk. ilişkili hücreleri transducing vektör kolaylaştırmak için her 5 dakikada karıştırmak için ters çevir'i transfer.
- Hücreleri 50 x g 4 dk. Resuspend hücre Pelet tuz buz üzerinde istenen konsantrasyon, içinde için 4 ° C'de, santrifüj kapasitesi. Bu yıkama hazırlık herhangi bir ilişkisiz vektöründen kaldırılmasını sağlamak için yineleyin.
- Mümkünse, (Yani, 500.000 başına iyi bir 6 hücre kültür plaka de hücre) hücre canlılığı, adezyon, iletim verimliliği, vb için denetlemek için yeterli aliquots plaka
Not: Bu autotransplantation, özellikle aynı gün yordamları için önce bu parametreleri değerlendirmek mümkün değildir kez. Örneğin, burada açıklanan yordamı bir etiketsiz Fah cDNA bağlantıları ve füze rampaları kolayca transplantasyon öncesi tetkikine assayable değildi Alfa-1 antitripsin karaciğer özgü organizatörü, istihdam. Ancak, bu kaplama hücreleri iletim (Western blot üzerindenyani ) başarısı veya yordam genel başarı bir tahmin bir göstergesi olarak autotransplantation sonraki denetlesinler.
5. hepatosit
- 2-5 MHz transducer kullanılarak ultrason ile portal ven tanımlayın. Bir 18 G, 5 inç iğne ana portal ven onun çatallanma proksimal doğru yönlendirin.
- Bir Ģırınga kullanarak 1 x 109 tetkikine (yaklaşık 10 g) kadar yavaş el ile infüzyonu başlar. Portal baskılar bir infüzyon kateter kullanarak nakli sırasında izlemek.
- Portal basınç temel yukarıda 8'den çok mmHg artırırsanız, infüzyon duraklatmak ve temel seviyelere dönmek baskı sağlar.
- Portal baskılar taban çizgisine duraklattıktan sonra döndürmezse infüzyon beş dakikalığına durdurma infüzyon.
- Transplantasyon ve kateter kaldırma sonra ultrason trombotik olaylar varlığı için değerlendirmek ve portal ven akışını iletmek için kullanın.
6. ameliyat sonrası kurtarma ve bakım
- Tabi bir uygun kurtarma alana ve hayvan tamamen Ambulatuvar, her 15-30 dk. koru vücut sıcaklığı sıcak battaniye ile veya bir hava ısıtmalı şal gerektiği gibi kalp hızı, oksijen doygunluğu ve vücut sıcaklığını izlemek kadar izleyebilirsiniz.
- 1 mg/kg omeprazol ağzından günlük (çalışma son) tarafından oluşabilir gastrik ülser inappetence nöbetleri ile azaltmak için yönetmek için.
- Postoperatively, hayvan laboratuarı ve hayvan hastalıklarıyla ilgili personel tarafından yakından izlenir ve genellikle ek ağrı kesici pre-operative buprenorfin doz ayrı gerektirmez. Eğer sıkıntı/ağrı belirtileri nitelikli hayvan hastalıklarıyla ilgili kaygı personeli (kesi koruyan, inappetence, uyuşukluk) tarafından gözlenir, Anti-inflamatuar ajanlar (yani Carprofen) yönetilen.
7. yemek tarifleri
- Bu protokol için kullanılan yemek tarifleri için bkz. Tablo 1 .
| Reaktif | HWM | Reaktif | Ben (10 x) | Başına II (10 x) |
| Williams ın-E toz (g/L) | 10,8 | NaCl (g/L) | 83 | 39 |
| NaHCO3 (g/L) | 2.2 | KCl (g/L) | 5 | 5 |
| HEPES (g/L) | 2.6 | HEPES (g/L) | 24 | 240 |
| Kalem/Strep (100 x, mL/L) | 10 | EGTA (g/L) | 9.5 | - |
| Fetal sığır Serum (mL/L) | 100 | N-Asetil-L-sistein | 8 | 8 |
| pH | 7.3 | (N-A-C, g/M) | ||
| Nitrogliserin (mL/L) | 5 | 5 | ||
| CaCl2 2 H2O (g/L) | - | 7 | ||
| Collagenase D (mg/mL) | - | 0,2 | ||
| pH | 7.4 | 7,6 |
Tablo 1: Hepatosit karaciğer bölümleri izolasyonu kullanılan çözümler için yemek tarifleri.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Karaciğer rezeksiyonu ve otolog transplantasyon şematik resim 1' de temsil edilir. Hepatik rezeksiyon uygulanan 5 domuz temsilcisi bir kohort içinde çoğu verimi vardı > hücreler bol sağlayan herhangi bir türü için 1 x 109 tetkikine yaklaşık % 80'i canlılık (Tablo 2), ile istenen manipülasyonlar, gene de dahil olmak üzere terapi. Her bu 5 domuz gösterdi iyi canlılığı ve yapışma, tipik hepatosit morfoloji iletim ve ilk kaplama (Şekil 2) sonra 46 saatiniz ile hazırlanan tetkikine sigara nakledilen kısmının sonraki kültür. Bu sonuçlar başarılı bir hazırlık temsilcisi iken kötü sonuçlar az sayıda hücre, canlılığı veya bir monolayer hücrelerinin en az bağlılık ile gösterilir.
Fah- / - domuz tedavisinde önce karaciğer biyopsisi FAH immünhistokimya (Şekil 3) üzerinden herhangi bir ifade gösterir. İlk engraftment nakli sırasında yeniden girmesini hücreleri miktarına göre değişir. Domuz tetkikine vitro 10 TU/hepatosit bir MOI lentivirus kullanarak iletim frekansları olduğunu genellikle 70-%100. Tüm karaciğer düzeltilmiş hücreleri tarafından yeniden kadar engrafted hücre clonally Fah- / - karaciğerde genişletin. Temsilcisi biyopsiler 2, 6 ve 12 ay, 12 ay sonra nakli (Şekil 3), genellikle tamamlandıktan FAH-pozitif hücre genişletme kronolojisi göstermektedir. Her ne kadar gerçek ilk engraftment gore bu deneyde değerlendirildi değil engraftment bile düşük bir yüzde sonunda karaciğer, yeniden oluşturulacaktır için beklenir.
Başarısızlık gelişmek için yeterli değil tetkikine düzeltilmiş bir işaret mevcut olduğu için kilo alma, dikkatle izlenen sonrası nakli domuzdur. Bu durumda hayvanlar üzerinde geri NTBC düzeltilmiş hepatosit nüfus uyuşturucu sütten kesme tam izin vermek yeterli kadar gerektiği gibi sağlanıncaya. Biyolojik dolaşan değerlendirme terapi takip etmek kolay erişim sağlar. Bir kez bir hayvan yaklaşık % 20 elde düzeltilmiş hepatosit karaciğer, Tirozin ve succinylacetone seviyelerinde repopulation normale vahşi-türü hayvanlar (Şekil 4A) karşılaştırıldığında. Ayrıca, altında tedavi ya da tedavi edilmezse Fah- / - domuz Masson'ın seri biyopsi8trichrome boyama tarafından takip edilebilir etkilenen insanlarda görülen benzer fibrotik karaciğer değişiklikler gösterir. Vekil işaretleri devam eden karaciğer hasarının karaciğer enzimleri, aspartat aminotransferaz ve alkalen fosfataz gibi dolaşan raporlaması tarafından değerlendirilebilir. Düzeltilmemiş hayvanlar vahşi türü hayvanlar için karşılaştırıldığında her iki parametre de önemli yükselme gösterirken, ex vivo gen terapisi Bu serum değerleri normal (Şekil 4B ve 4 C) döndürür. Son olarak, genel karaciğer metabolik sağlık tedavi edilmezse Fah- / - domuzlar, yükseklikler amonyak dolaşan içinde gösterildiği gibi bozulur. Karaciğer düzeltilmiş hücrelerle repopulation vahşi-türü düzeyleri amonyak (Şekil 4 d) geri yükler.
Şekil 1: Hepatectomy ve otolog transplantasyon. (Üst saat yönünde) Bir kısmi karaciğer rezeksiyonu tetkikine kaynağı sağlamak ve karaciğer rejenerasyonu teşvik konusunda gerçekleştirilir. Hepatositlerin rezeke karaciğer (mavi hücreler) izole, transduced ex vivo transgene ilgi (kahverengi hücreleri) ve transduced hücreleri içeren lentiviral vektör ile autologously kaynak hayvan ile başa nakledilen Portal ven enjeksiyon. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: birincil domuz hepatosit karaciğer bölümlerden. Hepatosit karaciğer rezeksiyonu 5 farklı domuz dan gelen kültürlü, ile lentiviral vektör transduced ve morfoloji, canlılığı, saflık ve yapışma kültür yemekleri göstermek için 48 saat için büyümeye izin. Bu vitro nitel değerlendirmeler vekil göstergeler için başarılı engraftment vivo içinde her hazırlık için olasılığı olarak hizmet vermektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: Düzeltilmiş tetkikine Fah- / - domuz karaciğer yeniden oluşturulacaktır. FAH immünhistokimya ex vivo gen tedavisi otolog tetkikine, sonra karaciğer biyopsi 0, 2, 6 ve 12 aydan. Fah- / - domuz Haritayı tedavi edilmezse hiçbir FAH-pozitif hücre karaciğer(a). İki ay sonra nakli (B), FAH olumlu tetkikine bireysel foci, hangi o zaman genişleme geçmesi karaciğer % 50-60'ı 6 ay 12 ay (D) gördüm tam yedek ardından (C) olarak değiştirebilirsiniz görülmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: Fah - / - domuzlarda ex vivo gen tedavisi sonrası Serum Biyokimya 10 aylıkken. 10 ay sonra tedavi, Tirozin, aspartat aminotransferaz14, alkalen fosfataz (ALP) ve amonyak düzeyleri önemli ölçüde tedavi edilmezse FAH eksik hayvanlar daha düşüktür ve vahşi-türü düzeylerinden ayırt edilemez. Veri açısından önemi Mann-Whitney U testi (olarak sunulanp değerleri) kullanılarak analiz edildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
| Domuz | Toplam hücreleri (x 106) | Hücreleri canlı (x 106) | Canlılık (%) |
| 1 | 1,381 | 1.160 | 84 |
| 2 | 1000 | 770 | 77 |
| 3 | 1,213 | 995 | 82 |
| 4 | 789 | 671 | 85 |
| 5 | 1318 | 975 | 74 |
| Ortalama | 1,140 | 914 | 80 |
| St Dev | 64° | 194 | 5 |
Tablo 2: 5 domuz gelen birincil izolasyonların temsilcisi hepatosit kaynaklanır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu rapor bir domuz model HT-1'in tedavi bir ex vivo otolog gen terapisi yaklaşım açıklar. Ex vivo hepatosit yalıtım ve izole tetkikine iletim düzeltici transgene taşıyan lenti virüsle ardından kısmi bir hepatectomy içerir. Düzeltilmiş otolog tetkikine sonra geri FAH eksik hayvan ile portal ven8nakledilmektedir. Açıklanan yöntemi bazı değişiklik ile tüm büyük hayvan modelleri için geçerli olsa da, FAH eksikliği domuz için düzeltilmiş hücreleri13,15çok seçici bir ortam eşsiz avantaja sahiptir. Biraz dozlayıp hayvanlar biyokimyasal olarak ölçülen metabolitleri ve inflamatuar karaciğer biyolojik, siroz ve HCC önleme ve erken fibrozis gördüm tam ters normalleştirme ile NTBC bağımsız büyüme gösterdiği gibi bu HT-1 için etkili bir tedavi yöntemidir NTBC ile Bisiklete binme. Ayrıca, daha yeni bir çalışma geniş histolojik Analizi hiçbir tespit düzeltilmeyen hücreleri, fibrozis, siroz ya da tumorigenicity 3 yıl göstermiştir içeren terapi (Makale inceleme) sonrası. Ancak, belgili tanımlık yarar FAH boş arka plan sorgulamaları geniş bir dizi değerlendirilmesi hepatosit içinde HT-1 ötesinde fizyolojisi ve hastalık endikasyonları izin vermek için bir araç olarak hizmet verebilir.
Yordam göreli başarı konu tamamen bu koruyucu ilaç sütten kesmek önce gerekli NTBC devir sayısına göre değerlendirilebilir. NTBC bağımsız büyüme elde önce bu model ile çok sayıda yineleme ve diğer küçük hayvan modelleri HT-1'in, yaklaşık % 20 Düzeltme gereklidir. Daha fazla NTBC ile Bisiklete binme zavallı ilk engraftment/diğer faktörler da bir rol oynayabilir, ancak ilk engraftment veya zavallı transgene ifade, zaman karaciğer hastalığı gelişmiş canlılığı, göstergesidir. Biyokimyasal karaciğer sağlığı (AST, ALT ve amonyak) kullanılabilir ve düzeltilmiş hepatosit genişleme ölçüde içgörü sunmak, ama son doğrulama fenotipik tedavi en iyi serum Tirozin normalleştirme tarafından kanıtlanmış ve succinylacetone ve histolojik iþleminizin onayýný FAH ifade tetkikine fibrozis yokluğunda. Karaciğer ile düzeltilmiş tetkikine yeniden ne zaman bu elde edilir.
Yordam etkinliğini en ağır steril ve uygulanabilir tüm yalıtım, iletim ve nakli süreç boyunca sürdürülmelidir tetkikine bütünlüğünü üzerine dayanır. Uygun olmayan veya düzeltilmeyen tetkikine Reintroduction fenotip kurtarma değil ve başarısız bir yordam doğrulamak için konu gözlem aylar sürebilir.
Bu modelde, iyi transgene fonksiyonel FAH enzim karaciğer repopulation için en düşük gereksinimi ifadesidir. Lentivirus transgene etkili bir kopyasını teslim etmek için sadece bir yöntemdir. Bu yöntem olasılığını viral sistemleri ve bu belirli genomik kusur düzenleme amaçlı da dahil olmak üzere diğer dağıtım sistemlerinin kullanımı için izin verir. Sonuçta, bu model için olanaklar, diğer kusurlar düzeltilmesi FAH eksik biyoreaktör dahil olmak üzere geniş bir dizi sağlayacaktır. Transplante hücre fonksiyonel FAH enzim ifade sürece, hücreleri ex vivo diğer herhangi bir değişiklik de yayılma. Bu FAH- / - arka planda düzeltilmesi için karaciğer metabolizmasını doğuştan hatalardan birini sağlayacak. Düzeltilmiş tetkikine genişlemesi sonuçta karaciğer yeniden doldurur gibi hepatositlerin herhangi bir hastalık gösterimi için ilgili numaralarını, hangi bir temel bilim ve preklinik terapi modeli olarak bu model ve yordam değerini vurgular elde edilebilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Yazarlar Duane Meixner destek için gösteri cerrahi işlemler sırasında portal ven enjeksiyon, Steve Krage, Joanne Pederson ve Lori Hillin uzmanlık için teşekkür ederiz. Bu eser Çocuk Hastanesi Minnesota Vakfı ve rejeneratif tıp Minnesota tarafından desteklenmiştir. R.D.H. rejeneratif tıp kariyer geliştirme Ödülü NIH K01 DK106056 ödül ve bir Mayo Kliniği Merkezi üzerinden finanse edildi.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2-(2-nitro-4-trifluoromethylbenzoyl)-1,3-cyclohexanedione (NTBC) | Yecuris | 20-0027 | |
| 12 mm Trocar | Covidien | B12STS | |
| 5 mm Trocar | Covidien | B5SHF | |
| Endo Surgical Stapler 60 | Covidien | EGIA60AMT | |
| Endo Surgical Stapler 45 | Covidien | EGIA45AVM | |
| Endo Surgical Stapler 30 | Covidien | SIG30AVM | |
| Endo catch bag | Covidien | 173050G | |
| 0 PDS | Ethicon | Z340H | |
| 2-0 Vicryl | Ethicon | J459H | |
| 4-0 Vicryl | Ethicon | J426H | |
| Dermabond | Ethicon | DNX12 | Sterile Dressing |
| Williams’-E Powder | Gibco | ME16060P1 | |
| NaHCO3 | Sigma Aldrich | S8875-1KG | |
| HEPES | Fisher | BP310-1 | |
| Pen/Strep | Gibco | 15140-122 | |
| Fetal Bovine Serum | Corning | 35-011-CV | |
| NaCl (g/L) | Sigma Aldrich | S1679-1KG | |
| KCl (g/L) | Sigma Aldrich | P3911-500G | |
| EGTA (g/L) | Oakwood Chemical | 45172 | |
| N-acetyl-L-cysteine | Oakwood Chemical | 3631 | |
| (N-A-C, g/L) | Sigma Aldrich | A9165-100G | |
| CaCl2 2H2O (g/L) | Sigma Aldrich | 223506-500G | |
| Collagenase D (mg/mL) | Crescent Chemical | 17456.2 | |
| Dulbecco's modified eagle medium (DMEM) | Corning | 15-013-CV | |
| Dexamethasone | Fresenius Kabi | NDC6337 | |
| Epidermal Growth Factor | Gibco | PHG0314 |
References
- Mak, C. M., Lee, H. C., Chan, A. Y., Lam, C. W. Inborn errors of metabolism and expanded newborn screening: review and update. Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences. 50 (6), 142-162 (2013).
- Hansen, K., Horslen, S.
- Schneller, J. L., Lee, C. M., Bao, G., Venditti, C. P. Genome editing for inborn errors of metabolism: advancing towards the clinic. BMC Medicine. 15 (1), 43 (2017).
- Brunetti-Pierri, N. Gene therapy for inborn errors of liver metabolism: progress towards clinical applications. Italian Journal of Pediatrics. 34 (1), 2 (2008).
- Carlson, D. F., et al. Efficient TALEN-mediated gene knockout in livestock. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (43), 17382-17387 (2012).
- Lindblad, B., Lindstedt, S., Steen, G. On the enzymic defects in hereditary tyrosinemia. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 74 (10), 4641-4645 (1977).
- Hickey, R. D., et al. Noninvasive 3-dimensional imaging of liver regeneration in a mouse model of hereditary tyrosinemia type 1 using the sodium iodide symporter gene. Liver Transplantation. 21 (4), 442-453 (2015).
- Hickey, R. D., et al. Curative ex vivo liver-directed gene therapy in a pig model of hereditary tyrosinemia type 1. Science Translational Medicine. 8 (349), (2016).
- Naldini, L., et al. In vivo gene delivery and stable transduction of nondividing cells by a lentiviral vector. Science. 272 (5259), 263-267 (1996).
- Bouard, D., Alazard-Dany, D., Cosset, F. L. Viral vectors: from virology to transgene expression. British Journal of Pharmacology. 157 (2), 153-165 (2009).
- Sakuma, T., Barry, M. A., Ikeda, Y. Lentiviral vectors: basic to translational. Biochemical Journal. 443 (3), 603-618 (2012).
- Chowdhury, J. R., et al. Long-term improvement of hypercholesterolemia after ex vivo gene therapy in LDLR-deficient rabbits. Science. 254 (5039), 1802-1805 (1991).
- Elgilani, F., et al. Chronic Phenotype Characterization of a Large-Animal Model of Hereditary Tyrosinemia Type 1. The American Journal of Pathology. 187 (1), 33-41 (2017).
- Patyshakuliyeva, A., et al. Carbohydrate utilization and metabolism is highly differentiated in Agaricus bisporus. BMC Genomics. 14, 663 (2013).
- Hickey, R. D., et al. Fumarylacetoacetate hydrolase deficient pigs are a novel large animal model of metabolic liver disease. Stem Cell Research. 13 (1), 144-153 (2014).
