בכתב יד זה, הזרקה תת-קרקעית מודגמת כשיטת העברה וקטורית תקפה לרקמות עיניים בעכברים באמצעות מערכת הזרקה המורכבת ממשאבת מזרק אינפוזיה/נסיגה ומזרק נשלף גז בשילוב עם מחטי מיקרו-הזרקה. מערכת הזרקה זו ניתנת להתאמה גם לנתיבי ניהול תוך עיניים אחרים.
מאמר שיטה
בכתב יד זה, הזרקה תת-קרקעית מודגמת כשיטת העברה וקטורית תקפה לרקמות עיניים בעכברים באמצעות מערכת הזרקה המורכבת ממשאבת מזרק אינפוזיה/נסיגה ומזרק נשלף גז בשילוב עם מחטי מיקרו-הזרקה. מערכת הזרקה זו ניתנת להתאמה גם לנתיבי ניהול תוך עיניים אחרים.
מחלות עיניים כוללות מגוון רחב של הפרעות גנטיות תורשתיות ונרכשות המהוות מטרות מושכות לאספקת תרופות מקומית בשל קלות הנגישות היחסית שלהן באמצעות נתיבי מתן מרובים. זריקות תת-קרקעיות (SCJ) מציעות יתרונות על פני נתיבי מתן תוך עיניים אחרים מכיוון שהן פשוטות, בטוחות ומבוצעות בדרך כלל במסגרת אשפוז יום. זריקות SCJ בבעלי חיים קטנים בדרך כלל דורשות סיוע של מיקרוסקופ ניתוחי בשל גודל העין. עבודות קודמות הראו כי הזרקת SCJ של סרוטיפים ספציפיים הקשורים לאדנו (AAV) היא אסטרטגיית העברת גנים תקפה להתמרה ממוקדת של משטח העין, שרירי העין, הקרנית ועצב הראייה, ומספקת גישה פוטנציאלית לטיפול במחלות עיניים רבות.
כאן מוצג פרוטוקול מפורט להזרקות SCJ במודל עכבר באמצעות מערכת הזרקה המורכבת ממשאבת מזרק עירוי/נסיגה הניתנת לתכנות (המאפשרת מהירות הזרקה ולחץ עקביים ומדויקים) ומזרק נשלף גז בשילוב עם מחטי מיקרו-הזרקה. מערכת ההזרקה ניתנת להתאמה גם לנתיבי ניהול תוך עיניים אחרים כגון זריקות תוך-עיניות, תוך-רחמיות, תוך-עיניות וסוברטינליות בבעלי חיים קטנים. למרות שמתוארת אספקת וקטורים נגיפיים הקשורים לאדנו למחקרי ריפוי גנטי בעיניים, ניתן להתאים את הפרוטוקול כאן גם למגוון תמיסות עיניים במודלים של בעלי חיים קטנים. השלבים המעשיים המרכזיים במסלול הניהול, הגדרת פלטפורמת ההזרקה, הכנת ההזרקה וטיפים מניסיון ישיר יידונו בפירוט. בנוסף, טכניקות אימות נפוצות לאישור אספקת AAV לרקמות הרצויות יידונו גם הן בקצרה.
מחלות עיניים מקיפות מגוון רחב של הפרעות גנטיות ונרכשות. בשנת 2015, כ-36 מיליון בני אדם היו עיוורים מבחינה חוקית ברחבי העולם, ויותר ממיליארד בני אדם סובלים לפחות מרמה מסוימת של לקות ראייה, מה שמדגיש את הצורך להרחיב את מאמצי ההקלה בכל הרמות1. השיטות העיקריות למתן תרופות לעיניים כוללות מתן מקומי ומקומי, כגון טיפות עיניים או זריקות תת-קרקעיות (SCJ), תוך-רחמיות, תוך-ורידיות וזריקות תת-קרקעיות. למרות שטיפול מקומי לא פולשני הוא שיטת הלידה הנפוצה ביותר עבור תרופות עיניים והוא נמצא בשימוש נרחב עבור הפרעות מקטעים קדמיים רבות, נוכחותם של מחסומים אנטומיים בקרנית מציבה אתגר לזמינות ביולוגית, פיזור ביולוגי ויעילות של חומרים המנוהלים באופן מקומי, מה שמרמז על כך שזה לא יכול להיות מסלול הטיפול המועמד הטוב ביותר למחלות רבות של העין הפנימית. הזרקה מקומית לתא העין הספציפי המושפע מהמחלה עשויה להיות גישה יעילה וממוקדת יותר להעברת תרופות2. עם זאת, תופעות לוואי הנובעות מזריקות חוזרות ונשנות עלולות לסבך אסטרטגיות ניהול. באופן אידיאלי, טיפול צריך לשמור על יעילות טיפולית ארוכת טווח לאחר מתן יחיד. לפיכך, טיפול גנטי הוא אפשרות מבטיחה למזעור מספר הזריקות הנדרשות ומתן ביטוי טרנסגני מתמשך לטיפול במחלת עיניים 3,4.
וקטורים ויראליים ולא ויראליים רבים זמינים לטיפול גנטי; עם זאת, וקטורים AAV הם בעלי עניין רב בשל פרופיל הבטיחות המצוין שלהם. AAV הוא נגיף דנ"א קטן, חד-גדילי, שאינו עטוף בו, שהתגלה לראשונה כמזהם של תכשיר אדנו-וירוס בשנת 1965 על ידי Atchison et al.5,6 AAV הונדס לאחר מכן כווקטור ויראלי יעיל להעברת גנים בשנות ה-80 והפך לווקטור הריפוי הגנטי המועדף על מחלות רבות, כולל הפרעות עיניים, בעשורים האחרונים. הבולטת שבהן היא התרופה המסחרית הראשונה לטיפול גנטי, voretigene neparvovec, שאושרה על ידי מנהל המזון והתרופות של ארצות הברית לטיפול באמאורוזיס מולד של לבר, מחלת עיניים אחורית נדירה. למרות ש-voretigene neparvovec התגברה בהצלחה על מחסומים להתפתחות קלינית, נותרו אתגרים למסחור של טיפולים גנטיים נוספים בעיניים. לדוגמה, voretigene neparvovec ניתנת לחולים השומרים על תאי רשתית בני קיימא באמצעות הזרקה תת-רשתית. לפיכך, חולים עם צורות מתקדמות יותר של המחלה שאין להם תאי רשתית בני קיימא אינם זכאים לטיפול, מכיוון שהוא לא יספק שום תועלת קלינית. בנוסף, נצפו סיבוכים ידועים הקשורים להליך ההזרקה התת-רשתית, כולל דלקת עיניים, קטרקט, קריעת רשתית, מקולופתיה וכאבים 7,8. חששות אחרים הקשורים להליך זה כוללים את האפשרות של דימום, ניתוק הרשתית, אנדופתלמיטיס, ושלילת מצב חסוי של חיסון העין באמצעות הרס רקמת העין 9,10,11,12. לפיכך, המאמצים לחקור נתיבי העברת גנים פחות פולשניים כגון הזרקת SCJ הפכו חשובים יותר ויותר 13,14,15,16,17.
הלחמית היא קרום דק המכיל 3-5 שכבות של תאים ומחבר את העין הקדמית לעפעף הפנימי. זריקות SCJ משמשות קלינית להעברת תרופות עיניים הן למקטעים הקדמיים ו/או האחוריים של העין לטיפול במחלות עיניים כגון ניוון מקולרי הקשור לגיל, גלאוקומה, רטיניטיס ואובאיטיס אחורית18,19. הם פשוטים יחסית לביצוע, משמשים באופן שגרתי למתן תרופות עיניים במסגרת אשפוזיום 20, מעט ללא כאבים, אינם פוגעים בפריבילגיה החיסונית של העין, ומאפשרים לתרופות הניתנות להתפשט דרך אזור פריאורביטלי גדול המקיף את עצב הראייה. לפיכך, זריקות SCJ הן מסלול אטרקטיבי של מתן עבור יישומי טיפול גנטי AAV. סרוטיפים טבעיים של AAV הניתנים באמצעות הזרקת SCJ בעכברים אופיינו בעבר לבטיחות, יעילות התמרת, אימונוגניות בסרום, פיזור ביולוגי וספציפיות רקמות13,16,21. נתונים אלה הראו כי העברת גנים לרקמות עיניים בודדות באמצעות מתן SCJ היא אפשרות פורמלית.
מאמר זה מתאר פרוטוקול פשוט וניתן להתאמה להזרקת SCJ כדי לספק וקטורים של AAV במודל עכבר. כדי להבטיח את יכולת השכפול של גישה זו, מתוארת מערכת הזרקה המורכבת מסטריאומיקרוסקופ, משאבת מזרק עירוי/נסיגה הניתנת לתכנות (המאפשרת מהירות הזרקה ולחץ עקביים ומדויקים), ומזרק נשלף גז בשילוב עם מחטי מיקרו-הזרקה. מערכת זו ניתנת להתאמה לנתיבי ניהול תוך עיניים אחרים כגון זריקות תוך-סטרומליות, תוך-עיניות, תוך-עיניות ותת-עיניות בבעלי חיים קטנים. בנוסף, לעתים קרובות משתמשים בצבע פלואורסצין כדי לאפשר הדמיה של אתר ההזרקה AAV. השלבים המעשיים המרכזיים במסלול הניהול, הגדרת פלטפורמת ההזרקה, הכנת ההזרקה וטיפים מניסיון ישיר יידונו בפירוט. לבסוף, טכניקות אימות נפוצות לאישור העברת AAV לרקמות הרצויות יידונו בקצרה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים בבעלי חיים בוצעו בהתאם לתקנות הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת צפון קרוליינה בצ'אפל היל. השימוש בווקטורים של AAV הוא סיכון ביולוגי ברמה 1. יש ללבוש ציוד מגן אישי מתאים, כולל מעיל מעבדה, כפפות ומשקפי מגן בעת טיפול ב-AAV. לצורך הניסוי המתואר כאן, נעשה שימוש בווקטור AAV רקומביננטי הארוז עם הסרוטיפ 8 קפסיד וקידוד מקדם ציטומגלווירוס גנרי (CMV) השולט על הביטוי של חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP).
1. טיפול ואחסון וקטורי AAV
2. הזרקת תת-לחמית (SCJ)
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תמיסה המוזרקת לחלל תת-הלחמית מוצגת כ-bleb בהתאם לנפח ההזרקה.
בניסוי זה, 7 μL של AAV (7 × 109 גנומים נגיפיים (vg)/עין) מעורבבים עם פלואורסצין בריכוז סופי של 0.1% הוזרק עם מחט 36 G תחת סטריאומיקרוסקופ, ומהירות ההזרקה / לחץ הוחזקה קבועה באמצעות משאבת מזרק ניתנת לתכנות ב 1 μL / s. bleb יכול להופיע עם ההזרקה (חץ). תצוגה מיקרוסקופית של מתן וקטור AAV לתא ה-SCJ של מורין מוצגת באיור 1.
חומרים המוזרקים לחלל התת-קרקעי מתפזרים ברחבי כדור...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טיפול גנטי בתיווך AAV טומן בחובו פוטנציאל גדול לטיפול במחלות עיניים. הטיפול הגנטי הנוכחי בעיניים מסתמך על שני נתיבי מתן מקומיים עיקריים, זריקות תוך-ורידיות וזריקות תת-רשתיות. למרבה הצער, שני המסלולים פולשניים ועלולים לגרום לסיבוכים חמורים, כולל ניתוק רשתית, היווצרות קטרקט ואנדופתלמיטיס. לפיכך, חקירת מסלולים פחות פולשניים יחסית, כגון הזרקת SCJ, מעניינת מאוד.
למרות שטכניקה זו פשוטה יחסית ופחות פולשנית באופן משמעותי, ישנם מספר היבטים חשובים של אספקת AAV שיש להדגיש. מומלץ לאחסן את וקטור ה-AAV בטמפ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
המחברים מודים לליבה הווקטורית באוניברסיטת צפון קרוליינה על שסיפקה את וקטורי scAAV8-GFP ששימשו במחקר זה, את ליבת ההיסטולוגיה CGIBD ואת המעבדה של ד"ר בריאן סי גילגר על עזרתם בהיבטי ההערכה הקלינית של מחקר זה. מחקר זה נתמך על ידי מלגת הפוסט-דוקטורט המכובדת של פייזר-NC Biotech ופרס פיתוח קריירה מטעם האגודה האמריקאית לריפוי גנים ותאים וקרן סיסטיק פיברוזיס. התוכן הוא באחריותם הבלעדית של המחברים ואינו מייצג בהכרח את העמדות הרשמיות של האגודה האמריקאית לריפוי גנטי ותאי או של קרן סיסטיק פיברוזיס.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 36 גרם מחטי NanoFil | מכשירים מדויקים בעולם | NF36BV-2 | |
| וקטור AAV | אוניברסיטת צפון קרוליינה בצ'אפל היל | / | |
| Acepromazine | Henry Schein | NDC 11695-0079-8 | |
| נוגדנים נגד GFP | AVES labs Inc. | ||
| מצלמה דיגיטלית | Cannon | Cannon EOS T5i | |
| ערכת חילוץ DNA/RNA | Qiagen | 80204 | |
| מלקחיים | Fine Science Tools | F6521 | |
| מזרק המילטון | המילטון | 7654-01 | |
| דיו הודו | StatLab | NC9903975 | |
| תמיסת הזרקת קטמין הידרוכלוריד | הנרי שיין | NDC 0409-2051-05 | |
| סרט עמיד בפני לחות | Parafilm | 807-6 | |
| צינורות פוליאתילן | בקטון דיקינסון וחברה | 427401 | |
| פרופרקאין 0.1% | Bausch Health ארה"ב | NDC 24208-730-06 | |
| טונומטר ריבאונד | תמיסת טונובט | / | |
| נתרן פלואורסצאין | Sigma-Aldich | 46960 | |
| משאבת עירוי/משיכה סטנדרטית 11 Pico Plus Elite משאבת מזרק ניתנת לתכנות | Harvard Bioscience | 70-4504 | |
| מיקרוסקופיה סטריאו | Leica | Mz6 | |
| Tetracaine Hydrochloride תמיסת עיניים 0.5% | Bausch ו- Lomb | Rx בלבד | |
| משחה מקומית | GenTeal | NDC 0078-0429-47 | |
| Xylazine | Akorn | NDC 59399-110-20 | |
| Zone-Quick Phenol Red חוט תיבת 100 חוטים | ZONE-QUICK | PO6448 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה