2016年12月7日
视网膜下注射是将大分子治疗剂(如蛋白质和病毒载体)递送至光感受器和视网膜色素上皮层的最常用技术。本文介绍了一种在小鼠中可有效靶向视网膜下腔、造成最小附带损伤且恢复时间较快的替代方法。
本研究的总体目标是描述一种新型的视网膜下注射技术,可用于将病毒载体、药理学试剂或诱导性多能干细胞靶向递送至小鼠的视网膜下腔。该方法可解答视觉科学和眼科学领域中的关键问题,例如评估针对视网膜变性疾病的新型治疗干预措施的有效性。该技术的主要优势在于,能够以高效率将物质递送至视网膜下腔,同时造成最小损伤,并实现视网膜结构与功能的快速恢复。
演示该操作的是我实验室的技术员Sachin P。开始操作前,修剪麻醉小鼠的胡须以方便观察,并使用循环水垫将动物体温维持在37摄氏度。接着,用2.5%去氧肾上腺素滴眼液散瞳。
然后,使用甲基纤维素滴眼液以防止干燥,并尽量减少麻醉引起的暂时性白内障。手术前对器械进行灭菌。随后,在生物安全柜中配制稀释的荧光素。
用注射器吸取适量荧光素。接着,进行足趾夹捏以确认动物已处于深度麻醉状态,并将小鼠摆位,使待注射的眼睛朝上且在解剖显微镜下清晰可见。用一对尖头镊子轻轻夹住颞侧结膜。
然后,使用弯头Vannas剪刀做一个约90度的环形切口。对下方的Tenon囊重复相同操作。随后,用尖头镊子切除周围结缔组织,同时将眼球向鼻侧旋转。
操作时应朝向注射位点进行,位置大约距离视神经0.5毫米,并需格外注意避免损伤眶后静脉窦。暴露注射位点是关键步骤,需要旋转眼球,但不得损伤眼球本身或其相关结构,尤其要避免损伤眶内血囊。在该操作中,使用22.5度眼科刀片轻轻刮擦眼杯的巩膜部位,在注射位点处做一个小切口。
此切口应仅需足够大,以使针尖穿过巩膜即可。接着,将33号斜面针头经巩膜切口插入,斜面朝向并与视网膜平行。通过缓慢而均匀地按压推动器,注入所需量的0.01%荧光素。
需要注意的是,当针头位于视网膜下腔时,推动针栓会感到轻微阻力。若针头刺穿视网膜,则无阻力感;若针头未穿透巩膜或视网膜色素上皮(RPE),则会感到较大阻力。另一个关键步骤是准确将注射靶向视网膜下腔。
此操作必须在不穿透神经感觉层视网膜、不进入玻璃体腔的前提下完成。拔针前需等待数秒,以尽量减少反流。随后,用无菌生理盐水冲洗眼部,并确认眼球已恢复至正常位置。
然后,在注射眼的角膜表面涂抹一层厚厚的三重抗生素眼膏。之后,将小鼠置于洁净的单独笼子中恢复。在麻醉苏醒期间监测其呼吸和体温,并确认小鼠能够维持胸卧位。
进行额外的适当术后监测和治疗,包括皮下注射卡洛芬,以进行术后疼痛管理。这是注射部位穹顶状隆起的三维重建图像。将穹顶状隆起区域填充为致密白色,以显示视网膜脱离的范围和边界。
在OCT图像中,视网膜的横截面呈白色,而视网膜色素上皮层(RPE)和光感受器层水平的液体填充区域则呈黑色。本图展示了注射前、注射后10分钟及注射后四周,在视网膜脱离最显著部位的代表性OCTB扫描图像。该图像显示了由0.3 µL注射所形成的平坦水泡(bleb)的形成与消退过程。
此图像显示了由0.5微升注射引起的穹顶状泡状隆起的形成与消退过程,而此图像则显示了由1微升注射引起的穹顶状泡状隆起的形成与消退过程。最后,这是脉络膜瘢痕形成和视网膜在注射部位变薄的严重情况示例。泡状隆起消退后,视网膜仍保持正常功能。
在九种光照强度下,显示了注射前和注射后四周的暗视杆状细胞介导反应的波形,注射体积分别为 0.3 微升、0.5 微升和 1 微升。掌握该技术后,每只眼睛的操作可在 10 至 15 分钟内完成。在进行该操作时,开始前评估眼睛的健康状况至关重要。
排除存在角膜或晶状体混浊,或因眼窝过深而使该操作极为困难的眼睛。完成此操作后,可进行其他方法,如光学相干断层扫描(OCT)和眼底成像,以评估注射质量。
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本研究描述了一种新型的向小鼠视网膜下腔递送治疗剂的视网膜下注射技术。该方法旨在尽量减少附带损伤,同时确保视网膜结构和功能的快速恢复。
这种经巩膜后部视网膜下注射方法解决了眼科临床前研究中的一个关键难题:在尽量减少手术创伤并保持视网膜完整性的前提下,将治疗剂递送至视网膜下腔。该技术避免了对视网膜的穿刺和玻璃体的扰动,从而能够在视网膜变性的小鼠模型中更准确地评估药物疗效。这有助于降低视觉科学研究流程中靶点验证和先导化合物筛选的风险。
该方法通过实现将候选治疗药物可靠地递送至视网膜下腔,契合了从发现到临床前研究的连续过程,这是在退行性视网膜模型中进行疗效测试前的关键步骤。