يوصف إجراء جراحي لإجراء الحقن في الخزان القطني للفئران الأحداث. وقد استخدم هذا النهج لتوصيل نواقل العلاج الجيني داخل القراب ، ولكن من المتوقع أن يمكن استخدام هذا النهج لمجموعة متنوعة من العلاجات ، بما في ذلك الخلايا والعقاقير.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يوصف إجراء جراحي لإجراء الحقن في الخزان القطني للفئران الأحداث. وقد استخدم هذا النهج لتوصيل نواقل العلاج الجيني داخل القراب ، ولكن من المتوقع أن يمكن استخدام هذا النهج لمجموعة متنوعة من العلاجات ، بما في ذلك الخلايا والعقاقير.
العلاج الجيني هو تقنية قوية لتوصيل جينات جديدة للمريض لعلاج المرض ، سواء كان ذلك لإدخال جين وظيفي ، أو تعطيل جين سام ، أو توفير جين يمكن لمنتجه تعديل بيولوجيا المرض. يمكن أن تتخذ طريقة توصيل الناقل العلاجي أشكالا عديدة ، تتراوح من التسريب في الوريد للتسليم الجهازي إلى الحقن المباشر في الأنسجة المستهدفة. بالنسبة للاضطرابات التنكسية العصبية ، غالبا ما يكون من المرغوب فيه تحريف التنبيغ نحو الدماغ و / أو الحبل الشوكي. يتضمن النهج الأقل توغلا لاستهداف الجهاز العصبي المركزي بأكمله الحقن في السائل النخاعي (CSF) ، مما يسمح للعلاج بالوصول إلى جزء كبير من الجهاز العصبي المركزي. الطريقة الأكثر أمانا لتوصيل ناقل إلى السائل الدماغي الشوكي هي الحقن داخل القراب القطني ، حيث يتم إدخال إبرة في الخزان القطني للحبل الشوكي. هذه التقنية ، المعروفة أيضا باسم البزل القطني ، تستخدم على نطاق واسع في القوارض حديثي الولادة والبالغين وفي النماذج الحيوانية الكبيرة. في حين أن هذه التقنية متشابهة عبر الأنواع ومراحل النمو ، فإن الاختلافات الدقيقة في حجم وهيكل ومرونة الأنسجة المحيطة بالفضاء داخل القراب تتطلب تسهيلات في النهج. توضح هذه المقالة طريقة لإجراء البزل القطني في الفئران اليافعة لتوصيل ناقل النمط المصلي 9 المرتبط بالغدي. هنا ، تم حقن 25-35 ميكرولتر من النواقل في الصهريج القطني ، وتم استخدام مراسل البروتين الفلوري الأخضر (GFP) لتقييم ملف تعريف التنبيغ الناتج عن كل حقنة. وتناقش فوائد وتحديات هذا النهج.
لقد تحقق أخيرا وعد العلاجات الجينية بوساطة فيروسية في السنوات الأخيرة بموافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على علاجات ضمور العضلات الشوكي وضمور الشبكية والعامل التاسع الهيموفيليا والسرطان والمزيد1،2،3،4. هناك عدد لا يحصى من العلاجات الأخرى قيد التطوير حاليا. يهدف العلاج الجيني إلى توصيل جين علاجي إلى خلايا المريض. يمكن أن تحل منتجات هذا الجين الجديد محل النشاط المفقود من جين داخلي ناقص ، أو تثبيط جين سام ، أو تقتل الخلايا السرطانية ، أو توفر بعض الوظائف المفيدة الأخرى.
بالنسبة للأمراض التي تؤثر على الجهاز العصبي المركزي (CNS) ، غالبا ما يكون توصيل ناقل العلاج الجيني مباشرة إلى الأنسجة المستهدفة أمرا مرغوبا فيه. توفر النهج غير النظامية فائدتين: فهي تقلل من الآثار الجانبية غير المستهدفة التي قد تسببها عملية التنبيغ المحيطي ، وتقلل بشكل كبير من كمية الناقل اللازمة لتحقيق مستويات كافية من التنبيغ في الأنسجة المستهدفة5.
هناك مجموعة متنوعة من الأساليب لتوصيل نواقل العلاج الجيني إلى الجهاز العصبي المركزي. يمكن استخدام الحقن داخل اللحمة ، وهو حقن ناقل مباشرة في الحبل الشوكي أو أنسجة المخ ، للتوصيل إلى منطقة محددة. ومع ذلك ، بالنسبة للعديد من الأمراض ، من المرغوب فيه نقل واسع النطاق للجهاز العصبي المركزي. يمكن تحقيق ذلك عن طريق توصيل ناقل إلى السائل الدماغي الشوكي (CSF)5 ، وهو السائل الذي يتدفق داخل وحول الدماغ والحبل الشوكي. هناك ثلاث طرق أساسية لتوصيل المتجهات إلى السائل الدماغي الشوكي. النهج الأكثر توغلا هو الولادة داخل بطانة الرحم البطينية ، والتي تنطوي على حفر ثقب نتوء من خلال الجمجمة ودفع إبرة عبر الدماغ إلى البطينين الجانبيين. هذا ينتج عنه نقل في جميع أنحاء الدماغ. ومع ذلك ، قد يسبب الإجراء نزيفا داخل الجمجمة ، وينتج النهج عموما نقيضا محدودا فقط للحبل الشوكي6. الحقن في الصهريج الكبير في قاعدة الجمجمة أقل توغلا ، ولكنه ينطوي على خطر تلف جذع الدماغ. بينما يستخدم غالبا في الأبحاث على5 ، لم يعد الحقن في الصهريج ماجنا يستخدم بشكل روتيني في العيادة7. البزل القطني هو النهج الأقل توغلا للوصول إلى السائل الدماغي الشوكي. يتضمن ذلك وضع إبرة بين فقرتين قطنيتين وفي الصهريج القطني.
يتم إجراء البزل القطني لتوصيل النواقل بشكل روتيني في الجرذان والفئران البالغة وفي الفئران الوليدية 8,9. أجرى مؤلفو هذه الدراسة مؤخرا ثقوبا قطنية في الفئران اليافعة (28-30 يوما من العمر) لتوصيل ناقلات الفيروس من النمط المصلي 9 (AAV9) المرتبطة بالغدي. في الفئران البالغة ، تم وضع إبرة البزل القطني الوليدي عموديا بين الفقرات L3 و L49. ينتج عن الموضع المناسب نقرة الذيل وتدفق السائل الدماغي النخاعي إلى خزان الإبرة. في الفئران اليافعة ، على الرغم من ذلك ، لا يمكن تحقيق أي من هذه القرأات. ثم حاول المؤلفون تكييف إجراء فأر بالغ باستخدام حقنة أنسولين 27 جيجا يتم إدخالها بزاوية بين L5 و L610. في الفئران البالغة ، والتي عادة ما تكون أصغر من الفئران P28 ، لا ينتج عن ذلك نقرة ذيل ، ولكن وضع الإبرة غير الصحيح واضح من خلال التدفق العكسي للحقن. ومع ذلك ، في الفئران اليافعة ، أدى هذا النهج بشكل موحد إلى إعطاء الحقن فوق الجافية ، ومن المحتمل أن يكون ناتجا عن مرونة مختلفة بين الفئران البالغة والجرذان اليافعة لطبقات الأنسجة المحيطة بالحبل الشوكي. تم تقييم نهج القسطرة بعد ذلك. على وجه التحديد ، تم إدخال قسطرة من خلال شق في الجافية من الخزان القطني وحتى منتصف الحبل الشوكي الصدري. ومع ذلك ، أدى هذا النهج إلى ارتجاع كبير للحقن مرة أخرى من موقع الشق أثناء الولادة. كما باءت محاولات وضع القسطرة في الفضاء داخل القراب عن طريق الجلد باستخدام إبرة توجيه بالفشل. نظرا لضيق العرض بين الصفيحات ، من المحتمل أن تصطدم القسطرة بالصفيحة المنضدية وتفشل في التقدم.
هنا ، يتم وصف طريقة لتحقيق توصيل محلول ناجح وقابل للتكرار عن طريق البزل القطني في الفئران اليافعة. يمكن استخدام هذا النهج للنواقل الفيروسية ، وعلى الأرجح أيضا للخلايا والمستحضرات الصيدلانية والعلاجات الأخرى.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل لجنة رعاية واستخدام المؤسسية بجامعة إيموري (IACUC). تم استخدام فئران Sprague-Dawley (28-30 يوما من العمر ، كتلة في حدود حوالي 90-135 جم ، ذكور وإناث) في هذه الدراسة.
1. إعداد المتجه
2. إعداد قفص الانتعاش
3. إعداد المنصة الجراحية
4. إعداد
5. تعريض العمود الفقري القطني
6. تحميل المحقنة
7. إجراء الحقن
8. إغلاق الشق
9. الانتعاش والمراقبة
10. إجراءات المتابعة
ملاحظة: لتحديد دقة تقنية الحقن ، قم بحقن صبغة التريبان الزرقاء كما هو موضح أعلاه ثم القتل الرحيم للحيوان على الفور (باتباع البروتوكولات المعتمدة مؤسسيا) وإجراء استئصال الصفيحة الفقرية لتصور النتيجة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لتحديد دقة تقنية الحقن ، تم استخدام صبغة ، تريبان بلو ، كبديل للعلاج. ترتبط هذه الصبغة بسهولة بالبروتينات ، لذلك تظل بشكل عام داخل الهيكل الذي تم حقنها فيه. هذا يعني أن الصبغة قد لا تتنبأ بدقة بتوزيع العلاج بعد الحقن. يتم استخدامه ببساطة للكشف عن دقة الحقن. عند إدخاله بنجاح في الصهريج القطني ، يرتبط التريبان الأزرق بالأم الجافية ، مما يؤدي إلى تلطيخ محيط الحبل الشوكي باللون الأزرق. ومع ذلك ، عندما تفشل الإبرة في اختراق الأم الجافية ، تنتهي الصبغة في الفضاء فوق الجافية. سيتم تلوين كل من الأم الجافية والأنسجة المحيطة بها (...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
مجموعة واسعة من الأمراض تؤثر على الجهاز العصبي المركزي. يعد توفير نسخة وظيفية من الجين ذي الصلة عبر ناقل فيروسي استراتيجية علاجية جذابة لتلك المتنحية والأحادية المنشأ بطبيعتها ، مثل ضمور العضلات الشوكي. ومع ذلك ، فإن الحاجز الدموي الدماغي (BBB) يستبعد معظم نواقل العلاج الجيني التي تعطى عن طريق الوريد11. يجب إعطاء تلك التي يمكن أن تعبر BBB ، مثل AAV9 ، بجرعات عالية للتغلب على فقدان النواقل بسبب النقل المحيطي12. العمر هو أيضا حاجز. يزداد التعرض البيئي لمختلف الأنماط المصلية A...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الدكتور دونسانتي هو مخترع على براءة اختراع معلقة فيما يتعلق بإدارة CSF لناقلات AAV9.
يود المؤلفون أن يشكروا ستيفن جراي وماثيو ريو وناندا ريجمي ولاسي ستيرمان من UT Southwestern على مناقشة مثمرة للتحدي الذي تشكله الفئران اليافعة للحقن داخل القراب. تم دعم هذا العمل جزئيا بتمويل من جاكوار للعلاج الجيني (إلى JLFK).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 200 وميكرو ؛ L ماصة مفلترة | نصائح MidSci | PR-200RK-FL | فيروس السحب |
| AAV9-GFP | ناقلات منشئ | P200624-1005ynr | AAV9 ناقلات تعبر عن |
| خياطة GFP القابلة للامتصاص مع إبرة مطلية فيكريل بولي جللاكتين 910 FS-2 3/8 إبرة قطع عكسية دائرية مقاس 4-0 مضفر | McKesson | J422H | خياطة |
| وسادة مقعد | VWR | 56616-031 | جراحة |
| وسادات برينتري العلمية متساوية الحرارة ، 8 بوصات × 8 بوصات | فيشر سينتيفيك | 50-195-4664 | تحافظ على درجة حرارة الجسم |
| بوبرينورفين | ماكيسون | 1013922 | مسكن |
| بوبرينورفين إي آر (1 مجم / مل) | مسحات قطنية مسكن ممتد | Zoopharma | |
| فيشر سينتفولت | 19-365-409 | إزالة الدم | |
| ثنى ، فأر ، بلاستيك شفاف ، 12 × 12 بوصة ، مع لاصق Fenestration | Steris | 1212CPSTF | الستارة الجراحية |
| Dumont # 5 ملقط | أدوات العلوم الدقيقة | 11251-20 | ملقط |
| بطانية كهربائية | CVS Health | CVS Health Series 500 وسادة تسخين طويلة | |
| جدا Eppendorf Research plus ، ماصة 1 قناة ، متغيرة ، 20 & ndash ؛ 200 وميكرو ؛ L | Eppendorf | 3123000055 | فيروس Pipetting |
| مقص دقيق | أدوات العلوم الدقيقة | 14059-11 | مقص جراحي منحني |
| Friedman-Pearson Rongeurs | أدوات العلوم الدقيقة | 16121-14 | استئصال الصفيحة الصفيحية |
| Halsey حاملات إبرة | أدوات العلوم الدقيقة | 12001-13 | سائق إبرة |
| محاقن الأنسولين بإبرة فائقة الدقة 12.7 مم × 30 جم 3/10 مل / سم | مكعبBD | 328431 | حقنة |
| Isoflurane | McKesson | 803250 | |
| مناديل مخدرة من الأيزوبروبانول | فيشر Scientific | 22-031-350 | تطهير الجلد |
| ليدوكائين ، 1٪ | McKesson | 239935 | التخدير الموضعي |
| الطرد المركزي الدقيق: 1.5 مل | فيشر ساينتفيك | 05-408-137 | تحميل المحقنة |
| بوفيدون اليود | فيشر Scientific | 50-118-0481 | لتطهير الجلد |
| - # 4 | أدوات العلوم الدقيقة | 10004-13 | حامل شفرة مشرط |
| غرفة الحث Sure-Seal | Braintree Scientific | EZ-17 | صندوق التخدير |
| الشفرة الجراحية Miltex الكربون الصلب رقم 11 معقم يمكن التخلص منه ملفوفة بشكل فردي | McKesson | 4-111 | # 11 شفرة مشرط |
| SYSTANE مرهم العين الليلي | Alcon | مرهم العين | |
| Trypan Blue | VWR | 97063-702 | Injection |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.