מחלות אנושיות מורכבות יכול להיות מאתגר למודל במערכות מסורתיות דגם מעבדה. כאן, אנו מתארים גישה כירורגית למודל מחלת שריר האדם באמצעות השתלת ביופסיות שריר השלד האנושי לתוך עכברים לקויה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מחלות אנושיות מורכבות יכול להיות מאתגר למודל במערכות מסורתיות דגם מעבדה. כאן, אנו מתארים גישה כירורגית למודל מחלת שריר האדם באמצעות השתלת ביופסיות שריר השלד האנושי לתוך עכברים לקויה.
תופעות הטיפול שנצפו במחקרים בעלי חיים לעתים קרובות אינן מצליחות להיות מיובחנות בניסויים קליניים. בעוד בעיה זו היא רבת פנים, סיבה אחת לכישלון זה הוא השימוש במודלים מעבדה לקוי. הוא מאתגר לדגם מחלות אנושיות מורכבות באורגניזמים המעבדה המסורתית, אבל בעיה זו ניתן להקיף באמצעות לימוד של האדם xenografts. השיטה הכירורגית שאנו מתארים כאן מאפשר יצירה של שתלי השלד האדם שרירים xenografts אשר ניתן להשתמש מודל מחלת שרירים לבצע בדיקות טיפוליות טרום קלינית. תחת הלוח סקירה מוסדית (IRB)-פרוטוקול מאושר, דגימות שריר השלד נרכשים מחולים ולאחר מכן מושתלים לתוך נוד-Rag1nullIL2rγnull (NRG) מארח עכברים. עכברים אלה הם מארחים אידיאליים עבור לימודי השתלת בשל חוסר היכולת שלהם להפוך לימפוציטים בוגרת ולכן אינם מסוגלים לפתח תא בתיווך ותגובות החיסונית מוסרית הסתגלות. עכברים מארחים מרדימים עם isof, והשרירים הקדמית ופושט המים הקדמי מוסרים. חלק משריר האדם מוצב לאחר מכן בתוך תא השוקה הריק והוא מונח אל הגידים האבוקיים והמרוחק של השריר הארוך ביותר. השריר מושתל באופן ספונטני ומinnervated על ידי מארח העכבר, וכתוצאה מכך שריר האדם מחדש מכבש שיכול לשמש כמודל למחקרים פרה-קליניים.
דווח כי רק 13.8% של כל תוכניות פיתוח הסמים שעברו ניסויים קליניים מצליחים להוביל טיפולים שאושרו1. בעוד ששיעור הצלחה זה גבוה יותר מ-10.4% שדווחו בעבר2, יש עדיין מקום משמעותי לשיפור. גישה אחת כדי להגדיל את שיעור ההצלחה של ניסויים קליניים היא לשפר את דגמי המעבדה המשמשים במחקר טרום קליני. מינהל המזון והתרופות (FDA) דורש מחקרים בעלי חיים כדי להפגין יעילות טיפול ולהעריך רעילות לפני שלב 1 ניסויים קליניים. עם זאת, לעתים קרובות יש קונקורדנציה מוגבלת בתוצאות הטיפול בין לימודי בעלי חיים וניסויים קליניים3. בנוסף, הצורך בלימודי בעלי חיים פרה-קליניים יכול להיות מכשול בלתי ניתן להתפתחות טיפולית במחלות שאין בהן מודל בעל חיים מקובל, שלעיתים קרובות מדובר במחלות נדירות או מפוזרות.
אחת הדרכים למודל מחלת האדם היא על ידי שתילת רקמת האדם לתוך עכברים לקוי כדי לייצר שתלי xenografts ישנם שלושה יתרונות מרכזיים ל מבע מודלים: הראשון, הם יכולים ללכוד את העיוותים גנטית מורכבים אפיגנטיים הקיימים במחלה האנושית, כי ייתכן שלעולם לא להיות מיוכל במודלים של בעלי חיים אחרים. שנית, ניתן להשתמש ב-xenografts כדי לדגמן מחלות נדירות או מפוזרות אם דגימות החולה זמינות. שלישית, xenografts תלי מודל המחלה בתוך מערכת שלמה vivo. מסיבות אלה, אנו ההשערה כי הטיפול תוצאות יעילות במודלים מבע נוטים יותר לתרגם ניסויים בחולים. האדם xenografts תלי הגידול כבר מנוצל בהצלחה כדי לפתח טיפולים עבור סוגי סרטן נפוצים, כולל מיאלומה נפוצה, כמו גם טיפולים אישיים עבור חולים בודדים4,5,6, 7. לאחר מכן
לאחרונה, xenografts שימשו כדי לפתח מודל של מחלת שריר האדם8. במודל זה, דגימות של ביופסיה של האדם האנושי מושתלים לתוך הגפיים של העכברים NRG לקויה ליצור שתלי xenografts הזרע מיושתלים האדם למות, אבל תאי גזע השריר האנושי הנוכחים בשתל מבע אחר מכן להרחיב ולהבדיל לסיבים האנושי החדש אשר מאכלס את הבסיס האנושי מנופה של האדם. לכן, הסיבים הנוצרות מחדש ב-xenografts אלה הם אנושיים לחלוטין, הם באופן ספונטני revascularized על ידי מארח העכבר. חשוב מכך, ניוון שרירים fascioscapulohumeral (FSHD) רקמת שריר החולה המושתלים לתוך עכברים לכידה של תכונות מפתח של המחלה האנושית, כלומר ביטוי של הגורם שעתוק DUX4 8. Fshd נגרמת על ידי הבעות יתר של DUX4, אשר מושתק גנטית ברקמת שריר נורמלי9,10. במודל fshd מבע, טיפול עם DUX4 olino מסוים הוכח לדכא בהצלחה DUX4 ביטוי ותפקוד, והוא עשוי להיות אופציה טיפולית פוטנציאלית עבור חולים fshd11. תוצאות אלה מציגות כי שרירי האדם xenografts הם גישה חדשה למודל מחלת שרירים אנושית ולבדוק טיפולים פוטנציאליים עכברים. כאן, אנו מתארים בפירוט את השיטה כירורגית ליצירת שרירי השלד האנושי xenografts בעכברים חיסוני.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל שימוש בדגימות מחקר של בני אדם אושרה על-ידי הוועד המוסדי של ג'ונס הופקינס מוסדיים (IRB) כדי להגן על זכויותיהם ורווחתם של המשתתפים. כל הניסויים בבעלי חיים אושרו על-ידי אוניברסיטת ג'ונס הופקינס בעלי חיים מוסדיים טיפול והוועדה השימוש (IACUC) בהתאם למכון הלאומי לבריאות (NIH) מדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה. זכר נוד-Rag1nullIL2rγnull (NRG) עכברים מארחים (8-12 שבועות ישנים) משמשים לביצוע ניסויים מבע. עכברים אלה שוכנו בארונות מאוורר ומקבלים HEPA מסוננים, מחוסמת, ומחולל אוויר, כמו גם הפוכה אוסמוזה מסוננים מים היפרלורומיים. עכברים מסופקים מים ודיאטה לאנטיביוטיקה לקרינה (טבלה של חומרים) ad libitum, והמתקן מספק 14 h של אור 10 h של כהה כפי שנשלט על ידי טיימר מרכזי.
1. הכנת ציוד
2. הכנה כירורגית
3. כירורגיה של xenograft
4. אוסף xenograft
הערה: Xenografts נאספים בדרך כלל בין 4 עד 6 חודשים לאחר הניתוח. עם זאת, הקולקציות נערכו עד 12 חודשים לאחר הניתוח.
5. xenograft אימונוהיסטוכימיה

איור 2: כירורגיה של קסאנושתל. (א) השיער מוסר מהאתר הכירורגי. (ב) החתך נעשה על פני העבר החדש (TA). הגידים האדירים של ה-TA והחירום הדיגיטלי (אדי) מסומנים בחיצים. הקו המקווקו השחור מציין היכן ייקצץ האפוליסיום בשלב 3.3. (ג) הגיד המרוחק של ה-TA נחתך והשריר נמשך עד הברך. (ד) גיד האדי נחתך והוא נמשך עד הברך. זה חושף את הגיד הטוב ביותר של הפראוס הארוך (PL) מסומן בחץ. קווים מקווקווים מציינים היכן לגזור עם מספריים כדי להסיר את אדי (ירוק) ו-PL (כחול). (ה) אדי ו-TA יוסרו. (ו) תפר ממוקם דרך הגיד האבובית של PL. (G) השתל מבע מוקם בתוך תא השוקה הריק ושולח את גיד PL האבובית באמצעות הקשר שתי יד כירורגית מרובע. (ח) תפר מוצב דרך הגיד המרוחק של PL, מסומן בחץ, ועוד קשר שני יד מרובע כירורגי משמש לתפר את השתל מבע הגיד המרוחק. (I) השתלת מבע ושתלים באופן מלא ומסושמים אל PL. (J) העור סגור עם דבק כירורגי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3:4 שבאוסף החודש. (א) השיער מוסר מהאתר הכירורגי. התפרים נראים מתחת לעור. (ב) העור על גבי השתל מבע וסר. ואז השתל מבע עם מלקחיים קשתית בתפר המרוחק ומשך בעדינות כלפי מעלה. מתחיל בקרסול, אזמל משמש כדי לחתוך לאורך השוקה ולשחרר את השתל xenograft החץ מראה את תחילתו של החתך לאורך השוקה. (ג) על ידי משיכת השריר הגקטמימיוס לצד, קו לבן חלוש של אפאיסיום המפריד בין השריר הארוך (PL) והגמקמיוס (המוצג על ידי החץ) הופך לגלוי. השתמש אזמל לחתוך לאורך הקו הזה כדי להפריד את PL משרירי הרגל האחרים. (ד) הצד הימני של השתל xenograft ו PL הם כעת חופשיים מן השרירים האחרים ברגל והם מוכנים להסרה. הקו המקווקו מציין היכן לגזור עם מספריים כירורגיים כדי להתחיל להסיר את השתל מבע-PL. (E) לאחר חיתוך מתחת לתפר המרוחק, להסיט את השתל מבע עבר הברך. קו מקווקו מציין היכן לחתוך עם מספריים כירורגיים כדי להסיר את השתל מבע-PL מהתא טיביאליס. (ו) תא השוקה הריק עם השתל מבע-PL הוסר בהצלחה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כפי שמתואר על ידי יואן-פאן ג'אנג ואח ', פרוטוקול זה כירורגי הוא שיטה ישירה לייצר שרירי השלד האנושי xenografts תלי8. שתלי xenografts חדש הופכים לinnervated באופן ספונטני ומציגים כיצד פונקציונלי. בנוסף, שריר xenografted ושתל מהחולים FSHD לאחר שינויים בביטוי גנים נצפתה בחולים FSHD8.
בניסיון שלנו, כ 7 מתוך 8 שתלי xenografts יצע מן המטופלים בשליטה דגימות יראה השריר מוצלחת התיאום. השתלת מבע וצלחת מראה התחדשות איתנה של סיבים אנושיים כמזוהה עם נוגדנים ספ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המטופל נגזר שתלי xenografts דרך חדשנית למודל מחלת שרירים ולבצע מחקרים טרום קליניים. השיטה המתוארת כאן כדי ליצור שתלי השלד xenografts מהירה, ישירה, ו להיות מנויית. ניתוחים חד צדדיים ניתן לבצע בתוך 15 עד 25 דקות, או בקיעים בתוך 30 עד 40 דקות. שתלי הדו הדו-צדדיים יכולים לספק גמישות ניסויית נוספת. למשל, החוקרים יכולים לבצע טיפול מקומי של השתלת xenograft, עם השני שמאל כפקד. העכברים NRG עמידים בפני זיהום באתר כירורגי כאשר הוא שוכן במתקן נטול הפתוגן; בניסיון שלנו ביצוע יותר מ-200 xenografts, מעולם לא היה לנו עכבר לרכוש דלקת כיר...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.
עבודה זו נתמכת על ידי עמותת מיאוסיטיס וקרן פיטר באק. ברצוני להודות לד ר יואן-פן ג'אנג על שיתוף המומחיות וההכשרה שלה בטכניקת הכירורגיה הכירורגית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צלחת פטרי 100 מ"מ x 15 מ"מ | פישר סיינטיפיק | FB0875712 | |
| 2-מתילבוטן | פישר | O3551-4 | |
| 20 מ"מ x 30 מ"מ מיקרו כיסוי זכוכית | VWR | 48393-151 | |
| משקל שקילה לבעלי חיים | קנט סיינטיפיק | SCL- 1015 | |
| תמיסת אנטיביוטיקה-אנטימיקוטית | , Cellgro | 30-004-CI | |
| מערכת AutoClip | FST | 12020-00 | |
| מחזיק מחט Castroviejo | FST | 12565-14 | |
| תמצית עובר אפרוח | מדויק | CE650TL | |
| CM1860 UV cryostat | Leica Biosystems | CM1860UV | |
| צנצנת צביעה קופלין | Thermo Scientific | 19-4 | |
| סיכות דיסקציה | פישר סיינטיפיק | S13976 | |
| קרח יבש - גלולה | פישר סיינטיפיק | NC9584462 | |
| נוגדן מיוזין עוברי | DSHB | F1.652 | ריכוז מומלץ 1:10 |
| אתנול | פישר סיינטיפיק | 459836 | |
| סרום בקר עוברי | GE Healthcare Life Sciences | SH30071.01 | |
| Fiber-Lite MI-150 | דולן-ג'נר | Mi-150 | |
| מלקחיים | FST | 11295-20 | |
| עיזים נגד עכבר IgG1, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A-21121 | ריכוז מומלץ 1:500 |
| עיזים נגד עכבר IgG2b, AlexaFluor 594 | Invitrogen | A-21145 | ריכוז מומלץ 1:500 |
| גומי tragacanth | Sigma | G1128 | |
| Hams F-10 | קורנינג | 10-070-CV | |
| היסטואקריל כחול אטם רקמות דבק מקומי לעור | TS1050044FP | ||
| נוגדן למין למין ספציפי אנושי | Abcam | ab40567 | ריכוז מומלץ 1:50-1:100 |
| נוגדן ספקטרין ספציפי לאדם | Leica Biosystems | NCLSPEC1 | ריכוז מומלץ 1:20-1:100 |
| תא אינדוקציה | VetEquip | 941444 | |
| איריס מלקחיים | FST | 11066-07 | |
| מוקרן גלובלי 2018 (Uniprim 4100 ppm) | Envigo | TD.06596 | דיאטת מכרסמים אנטיביוטית להגנה שוב על זיהומים בדרכי הנשימה |
| Isoflurane | MWI אספקה וטרינרית | 502017 | |
| Kimwipes Kimwipes | Kimberly-Clark | 34155 | מגבונים כירורגיים |
| Mapleson E Breathing Circuit | VetEquip | 921412 | |
| מתנול | פישר מדעי | A412 | |
| מכונת הרדמה ניידת | VetEquip 901805 | ||
| עכבר על עכבר ערכה בסיסית | מעבדות וקטור | BMK-2202 | עכבר IgG חוסם מגיב |
| לק | אלקטרונים מיקרוסקופיה Sciences | 72180 | |
| NAIR מסיר שיער קרם / שמן | פישר סיינטיפיק | NC0132811 | |
| עכברי NOD-Rag1null IL2rg null (NRG) | מעבדת ג'קסון | 007799 | |
| תרכובת O.C.T. בת | 23-730-571 | ||
| חמצן | איירגז OX | USPEA | |
| PBS (פוספט חוצץ מלח) מאגר | פישר סיינטיפיק | 4870500 | |
| פובידון יוד פתרון הכנה | Dynarex | 1415 | |
| ProLong™ זהב אנטיפייד מאונטנט | פישר סיינטיפיק | P10144 (ללא DAPI); P36935 (עם DAPI) | |
| משחת עיניים Puralube | Dechra | 17033-211-38 | |
| רימדיל (קרפרופן) הזרקה | פטרסון וטרינרי | 10000319 | משכך כאבים כירורגי, ניתן תת עורי במינון של 5 מ"ג/ק"ג |
| להבי אזמל - #11 | FST | 10011-00 | |
| ידית אזמל - #3 | FST | 10003-12 | |
| סטריאו מיקרוסקופ | Accu-scope | 3075 | |
| Superfrost Plus מיקרוסקופ שקופיות | פישר סיינטיפיק | 12-550-15 | |
| תפר, סינטטי, לא נספג, אורך 30 אינץ', מחט CV-11 | Covidien | VP-706-X | |
| מזרק 1 מ"ל (26 מד, מחט 3/8 אינץ') | BD Biosciences | 329412 | |
| גוזם | קנט סיינטיפיק | CL9990-KIT | |
| Vannas מספריים קפיציים, 8.0 מ"מ קצה חיתוך | FST | 15009-08 | |
| VaporGaurd מסנן פחם פעיל | VetEquip | 931401 | |
| תפסי פצע, 9 מ"מ | FST | 12022-09 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.