يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

حقن Intrathecal المباشر للفيروسات المرتبطة بالغدة المؤتلف في الفئران الكبار

38.1K مشاهدات

DOI:

10.3791/58565

فبراير 15, 2019

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

وهنا يقدم تقنية حقن intrathecal مباشرة باستخدام 1% ليدوكائين هيدروكلوريد في حل فيروسية لضمان تسليم الفيروسات الكفاءة المرتبطة بالغدد للحيوانات الصغيرة، وإنشاء نظام لتسجيل النقاط للتنبؤ بكفاءة توصيل في وسط الجهاز العصبي وفقا لدرجة ضعف عابرة الناجمة عن ليدوكائين.

الملخص

حقن Intrathecal (IT) من الفيروسات المرتبطة بالغدة (إف) لفت اهتمام كبير في العلاج الجيني CNS حكم السلامة، نونينفاسيفينيس، وكفاءة توصيل ممتازة في الجهاز العصبي المركزي. أظهرت الدراسات السابقة فاعلية علاجية للعلاج الجيني تسليم إف في اضطرابات الأعصاب به الإدارة. ومع ذلك، سجلت معدلات عالية من الفشل لا يمكن التنبؤ بها بسبب التقادم التقني لإدارة تكنولوجيا المعلومات في الحيوانات الصغيرة. هنا، قمنا بإنشاء نظام لتسجيل النقاط للإشارة إلى مدى نجاح البزل القطني في الحيوانات الصغيرة عن طريق إضافة 1% ليدوكائين هيدروكلوريد في حقن المحلول. نعرض كذلك أنه يمكن التنبؤ بمدى ضعف عابرة بعد حقن كفاءة توصيل إف. وهكذا، يمكن استخدام هذا الأسلوب أنه حقن لتحسين التجارب العلاجية في نماذج الماوس من أمراض الجهاز العصبي المركزي التي تصيب مناطق واسعة من الجهاز العصبي المركزي.

المقدمة

إف يمكن التوسط في التعبير الجيني طويلة الأجل وواسعة النطاق في توصيل الجهاز العصبي المركزي مع عدد قليل من الآثار الجانبية، ولذلك أصبحت واحدة من السيارات الأكثر تبشيرا بالنجاح للعلاج الجيني لعلاج أمراض الجهاز العصبي المركزي بما في ذلك التصلب العضلي الجانبي (المرض)، هنتنغتون المرض (HD) ومرض الزهايمر (AD)، وأمراض التخزين الليزوزومية (LSD)، المرض Gaucher (المدير العام)، والخلايا العصبية سيرويد ليبوفوسسينوسيس (نكل)1. حاليا، أكثر من 100 إف اللقاح تم عزلها من البشر والحيوانات. ومن بين هذه استخدمت على الأقل 12 في السريرية والتجارب السريرية، بما في ذلك الأكثر شيوعاً استخدام ناقلات الجينات مثل AAV1، 2، 4، 5، 6، 8، 9، rAAVrh.8، و rAAVrh.101،2،3،4، 5،6.

أمراض الجهاز العصبي المركزي مختلفة تتطلب استراتيجيات تسليم إف مختلفة نظراً لمختلف المناطق المتضررة في الجهاز العصبي المركزي وأنواع الخلايا. مناطق الجهاز العصبي المركزي وخلية الأنواع التي يمكن ترانسدوسي إف يختلف تبعاً للنمط المصلي المسيطر فضلا عن طريقة التسليم. على سبيل المثال، قد تبين rAAVrh10 ترانسدوسي الغالب astrocytes عندما ألقي بالحقن الوريدية الجهازية (الرابع)، في حين أنها ترانسدوسيد كل من الخلايا العصبية وإطلاق عندما ألقي بحقن intrathecal4،7. بالإضافة إلى ذلك، أدى حقن حمة توصيل المحلية للمناطق المحيطة بموقع الحقن، بينما أدى حقن في السائل الدماغي النخاعي (CSF) عن طريق داخل البطيني أو حقن intrathecal توصيل الجهاز العصبي المركزي على نطاق واسع8 . كما أظهرت الدراسات العلاجية فاعلية العلاج الجيني تسليم إف في اضطرابات الأعصاب بأنه الإدارة9،،من1011. في الأمراض التي تؤثر على مجالات واسعة للجهاز العصبي المركزي مثل المرض، أظهر حقن intrathecal في إطار الخدمات القطرية لتغطية معظم المناطق التي تعاني من المرض بجرعة أقل، مقارنة4،أسلوب تسليم الجهازية10. كما أظهرت الدراسات الأخيرة أن البزل القطني يمكن استخدامها لحقن إف في نماذج الماوس للمرض، الذي يتجنب الإصابات المحتملة المرتبطة بالصفيحة و intrathecal قسطرة4.

كان أول من استخدم البزل القطني المباشرة التجريبية لتسليم الوكلاء، لا سيما من المسكنات، إلى الحبل الشوكي للتسكين والتخدير في عام 188512،13. في هذا التقرير، نحن توضيح الثقب القطني هو حقن الأسلوب في الفئران الكبار مع المعونة من 1% ليدوكائين هيدروكلوريد، مخدر المستمدة من أميد محلية، في الحل الحقن لتقييم ورصد جودة الحقن. الحقن ناجحة اتسمت بالشلل عابر المستحثة ليدوكائين، بينما فشل الحقن لم تظهر هذا السلوك. نحن تصنيف مستوى ضعف عابرة كواحدة من خمس درجات للمساعدة في التنبؤ بكفاءة الحقن. وأخيراً، نحن إظهار أنه قد يمكن التنبؤ بمستوى توصيل rAAVrh10 بدرجة الشلل. ولذلك، يمكن استخدام هذا الأسلوب تسليم إف إينتراثيكال لتعزيز إيصال الجين إف بوساطة للعلاج التجريبي من أمراض الجهاز العصبي المركزي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

كانت ولدت الفئران ففب/نيو جيرسي في منشأة الحيوان من "المختبرات الرئيسية للأعصاب خبي". جميع الماوس التجارب كانت وافقت "المستشفى من خبي الطبية جامعة أخلاقيات اللجنة الثانية" ونفذت وفقا للوائح إدارة الحيوانات المختبرية أصدرت وزارة العلوم والتكنولوجيا في الجمهورية الشعبية الصين.

1-إعداد 20% ليدوكائين هيدروكلوريد الأسهم الحل

  1. وزن 2 غ ليدوكائين هيدروكلوريد. إضافة 5 – 6 مل من الماء المعقم ودوامه بلطف. زيادة مستوى الصوت إلى ما مجموعة 10 مل بالماء المعقم.
  2. 1.2 تصفية الحل الأسهم من خلال مرشحات 0.2 ميكرون. قاسمة الحل الأسهم، 1 مل كل 1.5 مل ميكروسينتريفوجي الأنبوبة، وختم ذلك بفيلم ختم. مخزن في 4 درجات مئوية.

2-إف Intrathecal التسليم المباشر في الفئران مستيقظا

  1. مسح مساحة العمل باستخدام شاش معقم مع الإيثانول 70% وإعداد اللوازم المطلوبة كما ورد في الجدول 1.
  2. إعداد 100 ميليلتر AAVrh.10/1% ليدوكائين هيدروكلوريد المعقدة عن طريق إضافة ميليلتر 95 حل الأسهم rAAVrh10 (5 × 1012 الجينوم نسخ/mL) في أنبوب ميكروسينتريفوجي ميليلتر 200 عقيمة، وإضافة 5 ميليلتر من 20% ليدوكائين هيدروكلوريد الأسهم الحل. مزيج جيد من قبل بيبيتينج صعودا وهبوطاً. ثم تخزين الفيروسات الحل على الجليد (4 درجات مئوية).
    ملاحظة: سيتم استخدام ميليلتر 8 كل الماوس4 .
  3. إعداد المحاقن مع الحل إف لحقن
    1. تجميع من 25 ميليلتر هاملتون المحاقن بإبرة ز 27 ومحاذاة طرف مشطوف الإبرة مع حجم الحجمي في المحاقن.
    2. رسم ميليلتر 8 4 × 1010 الجينوم نسخاً من الفيروسات الحل في المحاقن بلطف. تأكد من إزالة فقاعات الهواء.
  4. إعداد الماوس
    ملاحظة:
    الذكور أو الإناث من الفئران ففب/نيو جيرسي (30 – 70 يوما) واستخدمت في هذه الدراسة. تم تشغيل تكنولوجيا الحقن في غطاء محرك السيارة.
    1. تعقيم منطقة العمل في غطاء مع الإيثانول 70%. وضع الماوس مستيقظا (ذكرا كان أو أنثى، 30 – 70 يوما القديمة، 13 – 20 غ الوزن) في بيدبيسي في موقف معرضة في غطاء محرك السيارة. تغطية الجزء العلوي من الجسم مع شاش معقم لتهدئة الماوس وتجنب الملدوغ.
    2. إصلاح الحيوان التي تجتاح على نحو ملائم وراسخا على بحزام الحوض مع إبهام على إصبع السبابة الأوسط والجانب واحد على الجانب الآخر. الحفاظ على الجلد بين الثنائية الحزام الحوضي مشدود مع الإبهام والسبابة. اضغط برفق على الجزء العلوي من الجسم للحيوان مع النخيل.
    3. يحلق الفراء على ظهرها بين الحزام الحوضي الثنائية، ثم تعقيم سطح الجلد مع إيثانول فرك و 70% على أساس يوديد.
  5. حقن Intrathecal12
    1. يشعر المسافة الفقرية على طول الخط الأوسط بين الحزام الحوضي الثنائية مع الإبهام أو السبابة في اليد الأخرى واضغط المسافة بادئة مع ظفر للإشارة إلى المسافة L5-L6 الفقرية (تحديد موقع الحقن).
    2. تدوير قاعدة الذيل قليلاً لطف للإشارة إلى خط الوسط للعمود الفقري. ضبط الإبرة المجسم مشطوف الحواف نحو رأس الحيوان قبل الحقن (المذكور في الخطوة 2.3.1).
    3. تأكد من أن الحيوانات ثابتة بثبات ومحاذاة الإبرة على طول خط الوسط للعمود الفقري.
    4. أدخل الإبرة برفق وعمودياً (أو إمالة قليلاً من 70-80 درجة مئوية) في تقاطع المسافة البادئة وإبقاء المحاقن في طائرة السهمي مركزية. تقليل الزاوية إلى حوالي 30 درجة ببطء عند اتصاله العظام، ثم تنزلق الإبرة إلى الفضاء الفقرية.
      ملاحظة: نفض الغبار ذيل مفاجئ واضحا علامة النجاح في دخول الفضاء إينترادورال. بمجرد دخول الإبرة مساحة الفقرية، سوف يشعر نصيحة إبرة فرضت بشدة. ز 27 الإبرة المستخدمة في هذه الدراسة هي مناسبة لإيصال تكنولوجيا المعلومات في الفئران ولكن لا الفئران.
    5. حقن الحل مكافحة ناقلات (المذكورة في الخطوة 2، 2). بدء تشغيل جهاز ضبط الوقت وحقن ميليلتر 8 الحل ناقل بسرعة 1 ميليلتر/4 س الاحتفاظ إبرة تقريبا 1 دقيقة بعد الانتهاء من تسليم. سحب الإبرة مع تناوب لطيف لتجنب تسرب.
    6. نقاط ضعف عابرة للفأرة أطرافه فورا بعد الولادة لتقييم نوعية الحقن4.
      ملاحظة: المعيار كما يلي4. نقاط 0: لا ضعف؛ نقاط 1: قاصر ضعف أطرافه هند دون شذوذ مشيه؛ نقاط 2: معتدلة ضعف أطرافه هند مع شذوذ مشيه واضحة؛ نقاط 3: استكمال شلل أطرافه هند؛ 4 نقاط: الانتهاء من شلل أطرافه هند، وضيق في التنفس، وضعف معتدل من أطرافه الصدارة؛ ونقاط 5: إتمام الشلل في جميع أطرافه الأربعة، ويتضح ضيق في التنفس.
    7. حرك الماوس مرة أخرى إلى القفص للشفاء من الشلل.
  6. تنظيف
    1. مسح المحاقن مع 1 مل من الماء المعقم. فرز اللوازم المختبرية وجمع جميع المواد غير المتاح للتعقيم يعقم. تنظيف مقاعد البدلاء مع الإيثانول 70%.

3-الأنسجة التحضير لتلطيخ المناعي

  1. جمع الأنسجة
    1. تخدير الفئران في حقن بعد 21 يوما مع 3% كلورال هيدرات (0.1 مل/10 غرام) عميق بالحقن داخل.
    2. نتخلل ترانسكارديالي مع 20 مل من المثلج 0.01 متر PBS (كلوريد الصوديوم 147 مم؛ نة2بو4 1.9 مم؛ ك2هبو4 8.1 ملم، ودرجة الحموضة 7.4) أولاً، ثم 4% المثلج بارافورمالدهيد (في برنامج تلفزيوني 0.01 M) مع مضخة (10 مل/دقيقة لمدة 1 دقيقة، ثم 5 مل/دقيقة بدقيقة 9).
      تنبيه: بارافورمالدهيد السرطنة، والسمية. التعامل معها إلا في غطاء الدخان أثناء ارتداء القفازات.
  2. تشريح المخ والحبل الشوكي
    1. إصلاح على أطرافه ورأسه كل حيوان في موضع عرضه على غطاء مربع رغوة مع إبر المحاقن، ثم تجريد وإزالة الجلد من الرأس إلى عجز مع المقص.
    2. مقطع الجمجمة بين العينين، وقطع جنبا إلى جنب مع الطريق الأوسط من الجمجمة وخط أفقي عند المخيخ، ثم فتح الجمجمة لكل جانب.
    3. رفع عظم قذالي مع ملاقط وفتح القناة الفقرية ثنائيا مع مقص العيون. قطع الأضلاع على الجانبين وإزالة النصف العلوي من فقرات بعناية.
    4. رفع الدماغ مع منحنى ملاقط وقطع أعصاب قاعدة الجمجمة، ثم تشريح كامل الدماغ والحبل الشوكي بعناية. بعد إصلاح الأنسجة في بارافورمالدهيد 4% عن 24 ساعة.
  3. إعداد شرائح الأنسجة
    1. كريوبروتيكت المخ والحبل الشوكي العنقي والقطني في محلول السكروز 30% بين عشية وضحاها في 4 درجات مئوية. تضمين الأنسجة في قطع الأمثل درجة الحرارة (OCT) مركب وتجميد سريع مع النتروجين السائل.
    2. قطع الأنسجة في 25 ميكرومتر كريوستات استخدام وتخزين المقاطع المجمدة في برنامج تلفزيوني 0.01 متر في 4 درجات مئوية للاستخدام.

4-إيمونوهيستوتشيميستري

  1. بريتريت أبواب التعويم الحر في % 1 ح2س2 لمدة 10 دقائق، ثم غسل في برنامج تلفزيوني لمدة 10 دقيقة إينكوباتي في حل حظر المحتوية على مصل 5% والمنظفات غير الأيونية 0.3% في برنامج تلفزيوني عن ح 1.
  2. احتضان الشرائح مع الأجسام المضادة الأولية المقابلة بين عشية وضحاها في 4 درجات مئوية. أغسل المقاطع في ببست (0.2% 20 توين في برنامج تلفزيوني) لمدة 30 دقيقة (3 مرات لكل 10 دقائق).
  3. احتضان الشرائح مع جسم البيوتين-الثانوية المقابلة في درجة حرارة الغرفة ل 1 حاء – المياه والصرف الصحي في ببست مدة 30 دقيقة (3 مرات لكل 10 دقائق).
  4. احتضان الفروع مع تقارب البيوتين البيروكسيديز معقدة لمدة 40 دقيقة، ووصمة عار مع وكيل أتشروموجينيك. تحميل المقاطع على الشرائح وجاف بشكل صحيح.
  5. نقع الشرائح في الإيثانول اللامائى لمدة 5 دقائق وزيلين نفط لمدة 10 دقائق، ثم ختم الشرائح مع وسيلة متزايدة. وأخيراً، صورة الشرائح مع مجهر مزودة جهاز اقتران (اتفاقية مكافحة التصحر) في 100 x و 200 x و 400 x تكبير.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

وأظهرت الفئران درجات مختلفة من الضعف عابر الحق بعد ذلك حقن إف الحل في 1% ليدوكائين هيدروكلوريد نظراً لنوعية مختلفة من حقن intrathecal. وفقا لشبه كمي نظام التهديف الصف 5 وقد أنشأنا، اختبرنا أنماط توصيل إف في الفئران بدرجات مختلفة من الضعف الناجم عن ليدوكائين أطرافهم (نقاط 0، ن = 2؛ ونقاط 1، n = 1؛ ونقاط 4، ن = 4؛ ونقاط 5، n = 3). أظهرت immunostaining اجفب من الحبال الشوكي أما لا يوجد أو قليل توصيل في الحبل الشوكي القطني من الفئران التهديف 0 وتوصيل زيادة طفيفة في الفئران التهديف 1 وترانسدوك...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

من الناحية الفنية، هناك العديد من الخطوات الحاسمة خلال تكنولوجيا الحقن في الفئران مستيقظا. أولاً، سليم لفتة وشركة مراقبة الفئران طوال العملية برمتها شرط مسبق للنجاح في إيصال. ثانيا، النقطة الأكثر صعوبة هو شعور المسافة الفقرية بطرف الإبرة، أنه من الضروري عدم إدراج عميقا جداً دون مقاومة أو إدراج عنوة تحت مقاومة قوية في حالة إصابة الحيوانات أو ثني طرف الإبرة. ثالثا، رغم الشلل عابر بسبب ليدوكائين يوفر مؤشر موضوعي لأنها نوعية الحقن، مطلوب مزيد من الممارسة لتحقيق نتائج متسقة وناجحة.

وفي هذا التقرير،...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

شكر وتقدير

تم تمويل هذا العمل بمنحه مقدمة من إدارة مقاطعة خبي من الموارد البشرية والضمان الاجتماعي (CY201605)، ومنحة من "مؤسسة العلوم الطبيعية لمقاطعة خبي" (H2017206101)، ونحن ممتنون جداً للدكتور قاو شوانغبينغ، الذين قدموا إف هذه الدراسة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
الفئران FVB / NJمختبرات نهر تشارلز الصين
هيدروكلوريد ليدوكائين أحادي الهيدراتHEOWNS73-78-9
AAVنواقل الفيروس الأساسية لمركز العلاج الجيني في كلية
25 & L  حقنة هاميلتون / 27-30 جم إبرةGASTIGHT1702
O.C.T compondSAKURA4583
H 2< / sub>O 2< / sub>SHUI HUAN PAI
مصل الماعزSolarbioS9070
Triton X-100LIFE SCIENCEST8200
أرنب مضاد للجنيهLife techG103621:333 التخفيف
الجسم المضاد الثاني (مضاد للأرانب الماعز)Jackson Immuno Research111-005-1441: 1,000 التخفيف
VECTASTAIN ABC RECODEمختبر ناقلاتالمختبر PK-6100
ImmPACT DAB بيروكسيداز الركيزة كيتناقلات المختبرSK-4105
وسط تركيب للتألق مع DAPIVectorshieldH-1200
NaClيونغ دا الكيميائية
NaH 2< / sub >PO 4 < / sub > & middot ؛ 2H2OYong Da Chemical
Na2HPO4· 12H2< / sub>OYong Da Chemical
ParaformaldehydeYong Da Chemical307699
التصاق المجهر الشرائحCITOGLAS1708325 مم × 75 مم
SUPER-SLIP MICRO-GLASالفحص المجهري الكهربائي Siences72236-6024 مم × 60 مم
15 مل أنبوب الطرد المركزيCORNING430790
96 جيدا مجموعة زراعة الخلاياCoster3599
24 مجموعة ثقافة خلايا البئرCoster3524
70٪ EthanolWEN ZHI
GauzeWei AN051711128 سم × 10 سم × 12 سم
1 مل حقنةهونغ دا
MicrotubesPlasmed
Micropipet  eppendorf
PeppetRainin
Centirifugeeppendorf5427R
RegeratorHaierBCD-539WT
مرشحMILLEX GPمضخة R4PA42342
LongerPumpBT-100-2J / YZ1515X
مجهرأوليمبوسBX53
تجميد ميكروتوملايكاCM1520
الطب بجامعة ماساتشوستس 170401 العام نصائح

المراجع

  1. Murlidharan, G., Samulski, R. J., Asokan, A. Biology of adeno-associated viral vectors in the central nervous system. Frontiers in Molecular Neuroscience. 7, 76(2014).
  2. Lentz, T. B., Gray, S. J., Samulski, R. J. Viral vectors for gene delivery to the central nervous system. Neurobiology Disease. 48 (2), 179-188 (2012).
  3. Yang, B., et al. Global CNS transduction of adult mice by intravenously delivered rAAVrh.8 and rAAVrh.10 and nonhuman primates by rAAVrh.10. Molecular Therapy. 22 (7), 1299-1309 (2014).
  4. Guo, Y., et al. A Single Injection of Recombinant Adeno-Associated Virus into the Lumbar Cistern Delivers Transgene Expression Throughout the Whole Spinal Cord. Molecular Neurobiology. 53 (5), 3235-3248 (2016).
  5. Hastie, E., Samulski, R. J. Adeno-associated virus at 50: a golden anniversary of discovery, research, and gene therapy success--a personal perspective. Human Gene Therapy. 26 (5), 257-265 (2015).
  6. Hocquemiller, M., Giersch, L., Audrain, M., Parker, S., Cartier, N. Adeno-Associated Virus-Based Gene Therapy for CNS Diseases. Human Gene Therapy. 27 (7), 478-496 (2016).
  7. Tanguy, Y., et al. Systemic AAVrh10 provides higher transgene expression than AAV9 in the brain and the spinal cord of neonatal mice. Frontiers in Molecular Neuroscience. 8, 36(2015).
  8. Federic, T., et al. Robust spinal motor neuron transduction following intrathecal delivery of AAV9 in pigs. Gene Therapy. 19, 852-859 (2012).
  9. Ayers, J. I., et al. Widespread and efficient transduction of spinal cord and brain following neonatal AAV injection and potential disease modifying effect in ALS mice. Molecular Therapy. 23 (1), 53-62 (2015).
  10. Li, D., et al. Slow Intrathecal Injection of rAAVrh10 Enhances its Transduction of Spinal Cord and Therapeutic Efficacy in a Mutant SOD1 Model of ALS. Neuroscience. 365, 192-205 (2017).
  11. Borel, F., et al. Therapeutic rAAVrh10 Mediated SOD1 Silencing in Adult SOD1(G93A) Mice and Nonhuman Primates. Human Gene Therapy. 27 (1), 19-31 (2016).
  12. Fairbanks, C. A. Spinal delivery of analgesics in experimental models of pain and analgesia. Advanced Drug Delivery Reviews. 55 (8), 1007-1041 (2003).
  13. Hylden, J. L., Wilcox, G. L. Intrathecal morphine in mice: a new technique. European Journal of Pharmacology. 67, 313-316 (1980).
  14. Wang, H., et al. Widespread spinal cord transduction by intrathecal injection of rAAV delivers efficacious RNAi therapy for amyotrophic lateral sclerosis. Human Molecular Genetics. 23 (3), 668-681 (2014).
  15. Wang, Y., et al. scAAV9-VEGF prolongs the survival of transgenic ALS mice by promoting activation of M2 microglia and PI3K/Akt pathway. Brain Research. 1648, Pt A 1-10 (2016).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

AAV