מאמר זה מספק פרוטוקול וסרטון נלווה להזרקת סינוס רטרובולברי של עד נפח כולל של 150 μL עבור עכברים בוגרים לאחר לידה, צעירים ובוגרים. הליך זה מתאים במיוחד להזרקת עכברים קטנים (15 גרם) כאשר הזרקת וריד הזנב אינה אפשרית.
מאמר שיטה
מאמר זה מספק פרוטוקול וסרטון נלווה להזרקת סינוס רטרובולברי של עד נפח כולל של 150 μL עבור עכברים בוגרים לאחר לידה, צעירים ובוגרים. הליך זה מתאים במיוחד להזרקת עכברים קטנים (15 גרם) כאשר הזרקת וריד הזנב אינה אפשרית.
בעוד שהזרקות ורידי זנב משמשות לעתים קרובות כנתיב מסירה מערכתי בעכברים בוגרים, זריקות רטרובולבר הן שיטה חלופית למסירה מערכתית עם פחות מגבלות. ראשית, הזרקות ורידי זנב (TVIs) מוגבלות לעכברים בוגרים שבהם גודל וריד הזנב מתאים לגישה. להיות מוגבל לטיפול בעכברים בוגרים יכול להיות בעייתי כאשר מתמודדים עם מודלים עכברים שאינם שורדים לבגרות. שנית, TVI אינם ישימים עבור מודלים של עכברים עם פנוטיפים של פיגור גדילה שבהם העכברים לעולם אינם מגיעים לגודל של עכברי בר בוגרים. לכן, זריקות retrobulbar ניתן להשתמש בהצלחה לטיפול בעכברים צעירים ובוגרים כאחד. לבסוף, זריקות רטרובולבר מבוצעות תחת הרדמה, וזה פחות מלחיץ על העכברים מאשר TVI המבוצעות בדרך כלל ללא הרדמה. מאמר זה מציג פרוטוקול והוראות מפורטות להזרקות רטרובולבר שניתן להשתמש בהן להעברה מערכתית לעכברים קטנים וצעירים.
מודלים מורינים של מחלות גנטיות משמשים בדרך כלל כדי להדגים את היעילות של מולקולות קטנות, גנטיקה, טיפולים תאיים1. בעכברים, השיטה הנפוצה ביותר לשכפול העברה מערכתית לבני אדם היא הזרקת וריד הזנב (TVI), המבוצעת בדרך כלל בעכברים בוגרים בסביבות גיל 6-8 שבועות כדי להבטיח שהוריד גדול מספיק כדי לגשת אליו. TVI שימש בהצלחה במספר רב של מחקרים פרה-קליניים הוכחת עקרונות של מחלות גנטיות, כגון המופיליה, אשר תמכו בניסויים קליניים בבני אדם עבור ריפוי גנטי2. אולם למודלים רבים של מחלות גנטיות יש פנוטיפים של גדילה ו/או קטלניות מוקדמת, אשר מונעים מהם להגיע לגיל או לגודל של עכבר בוגר (איור 1). טיפול בעכברים כאלה באמצעות TVI יכול להיות קשה מאוד, אם לא בלתי אפשרי, תלוי בגיל הקטלניות ו / או בגודל המרבי שבעלי החיים יכולים להשיג.
לעומת זאת, הזרקה סיסטמית של חומר טיפולי על ידי הזרקת סינוס רטרובולבר (המכונה לעתים קרובות ובטעות רטרו-אורביטל) יכולה להיעשות די בקלות בעכברים ללא קשר לגיל או לגודל3. זריקות רטרובולבר של וירוס הקשור לאדנו (AAV) שימשו בהצלחה במודלים מורינים צעירים עם עיכוב גדילה של מחלות גנטיות, כגון חומצה מתילמלונית (MMA) ומחלת נימן-פיק מסוג C 4,5,6,7,8. (הליך זה יכול לשמש גם להזרקת יילודים 3,4,9,10; עם זאת, טכניקה זו אינה מפורטת בפרוטוקול זה או בסרטון הנלווה.) אפילו חומרים רעילים מאוד כמו דוקסורוביצין יכולים להיות מועברים בבטחה על ידי הזרקת רטרובולבר 11,12. בניגוד ל-TVI, עכברים מורדמים במהלך הזרקות סינוס רטרובולברי, מה שהופך את ההליך לפחות מלחיץ על העכבר ומקל על המפעיל שאינו צריך לרסן פיזית את העכבר13,14. חשש נוסף הוא ש-TVI משתמש לעתים קרובות במנורת חום כדי להרחיב את וריד הזנב, מה שעלול לגרום להתייבשות בעכברים צעירים ועלול להיות בעייתי במודלים של מחלות גנטיות החשודות יותר ללחץ הקשור לחום. בעיה נוספת שיכולה להתעורר בעת שימוש ב- TVI היא שווריד הזנב יכול להיות מאתגר במיוחד לדמיין על עכברים בעלי פיגמנטציה גבוהה. עם זאת, בדומה ל-TVI, זריקות רטרובולבר לסינוסים מביאות לפיזור ביולוגי מערכתי רחב15,16.
פרוטוקול זה והסרטון הנלווה אליו מיועדים למרחב הזרקת רטרובולבר של עכברים בוגרים לאחר לידה, נעורים ובוגרים בהזרקת סינוס רטרובולברי; הפרוטוקול אושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (ACUC) של המכון הלאומי לחקר הגנום האנושי תחת פרוטוקול מספר G-03-4. למוסדות אחרים עשויות להיות דרישות והגבלות שונות, וייתכן שיהיה צורך לשנות פרוטוקול זה לאישור במכון שלך. קבל אישור מיחידת ACUC של המוסד שלך לפני ביצוע הליך זה או כל הליך אחר בבעלי חיים.
1. הכנה לפני הזרקה
2. הרגעה עכברית באמצעות מתן גז איזופלורן עם מערכת הרדמה של חיות מעבדה (LAAS)
3. הזרקת החיה
4. לאחר הזרקה
הזרקת סינוס רטרובולבר שימשה בהצלחה להעברה מערכתית של מולקולות קטנות, נוגדנים ונגיף הקשור לאדנו (AAV)4,5,9,15,16. באיור 3, הכבד של עכבר שטופל ב-PBS (רכב) וכבד עכבר שטופל ב-AAV8 מוצגים כדוגמה להזרקה וביטוי של AAV לאחר הזרקת רטרובולבר. AAV8, כמו וקטורי AAV טבעיים רבים, הוא גביעוני כבד. לכן, צפויה התמרה משמעותית של הכבד בעכבר שקיבל מינון מערכתי של 5 × 1012ק"ג/ק"ג17. המספר הגדול של הפטוציטים המבטאים RNA של מתיל-מלוניל-CoA מוטאז (MMUT) שנראה באיור 3, אשר מבוטא על-ידי טרנסגן AAV, מצביע על הזרקה רטרואורביטלית מוצלחת.

איור 1: עכבר עם פיגור גדילה עם חומצה פרופיונית. זוהי דוגמה לפיגור גדילה קיצוני שיכול להתרחש במודלים מורינים של מחלות גנטיות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: תמונות ותרשים של הזרקת סינוס רטרובולברי. (A) תמונה של מיקום האצבע על פרווה כדי לבלוט את גלגל העין (מסומן בחץ לבן). (B) תמונה של בליטת גלגל העין (מסומנת בחץ לבן) לאחר הפעלת לחץ כלפי מטה על הפרווה לפני מיקום המחט והזרקתה. (C) דיאגרמה של כיוון שיקוע המחט (שיפוע כלפי מטה ביחס לגלגל העין), זווית המחט (30°) ומיקום מחט סינוס רטרובולברי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: הכלאה באתרו של RNA לאחר הזרקת סינוס רטרובולברי עם AAV8. תמונות של (A) 10x כבד שטופל ברכב, (B) 10x כבד שטופל ב-AAV8, (C) 20x כבד שטופל ברכב, ו-(D) 20x כבד שטופל ב-AAV8 מוכתם עבור MMUT RNA. עכברים עם חומצה מתילמלונית טופלו במינון של 5 × 1012 vg / kg של AAV8-LPS-MMUT או בקרת רכב (PBS) בגיל חודש. רקמת הכבד נאספה חודש לאחר הטיפול. ממ"ט RNA מוכתם חום (חצים שחורים מציינים אזורים של צביעה חיובית). כבד מוכתם בהמטוקסילין. פסי קנה מידה = 100 מיקרומטר 10x לתמונות, 50 מיקרומטר לתמונות 20x (B). קיצורים: AAV = וירוס הקשור לאדנו; LPS = מקדם ספציפי לכבד; MMUT = methylmalonyl-CoA mutase. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
בעוד הזרקת רטרובולבר היא שיטה אמינה להעברת מולקולות קטנות, חלבונים וטיפולים גנומיים, תרגול הטכניקה עם צבע הוא הכרחי כדי להבטיח כי אספקה מערכתית אמינה וניתנת לשכפול מושגת. השימוש בצבע מומלץ מאוד לתרגול הזרקות רטרובולבר בעכברים לפני השימוש במסלול העברה זה בניסויים. ניתן לבדוק את הצבעים באופן חזותי ברקמות העכבר כדי להבטיח אספקה מערכתית עקבית.
בהדגמה שלנו של טכניקת הזרקת retrobulbar, גז isoflurane שימש להרדים את העכברים לפני ההליך. ניתן להשתמש בצורות אחרות של הרדמה לפני ההליך, אך חשוב לוודא שהעכבר אינו מתאושש מהטשטוש לפני השלמת ההזרקה. למרבה המזל, ההזרקה בפועל אורכת בדרך כלל פחות מדקה והזמן שבו העכבר צריך להיות מורדם לחלוטין הוא קצר. העכבר צריך להיות מורדם לחלוטין במהלך ההזרקה, ואת ההרדמה יש לקרוא אם העכבר הופך להכרה לפני ההזרקה. מכיוון שישנם סיכונים הקשורים לשימוש בהרדמה, יש למזער את משך הזמן שהעכבר מורדם. לא היו לנו בעיות בשימוש באיזופלורן כדי להרדים עכברים חולים קטנים עם חומצה מתילמלונית ופרופיונית. עם זאת, דגמים מסוימים של עכברים עשויים להיות רגישים יותר לטשטוש ולהרדמה מסוימת. יש לשקול בעיה פוטנציאלית זו לפני ניסיון להשתמש בסדציה במחקר. לבסוף, השימוש בטשטוש בשילוב עם הזרקת רטרובולבר מפחית מאוד את המצוקה לכאורה שהעכבר מפגין בתהליך ההזרקה בהשוואה ל- TVI שם לא נעשה שימוש נפוץ בטשטוש.
לא ראינו בעיות הקשורות לאחר הזרקה, אם כי זיהום הוא סיכון פוטנציאלי עם כל זריקה. כדי להפחית את הסיכוי להדבקה, מזרק חד פעמי סטרילי ו- PBS סטרילי כדי לדלל את AAV מטוהר משמשים. כל העכברים במתקן בעלי החיים שלנו נבדקים מדי יום לאיתור סימנים לבעיות בריאותיות פוטנציאליות ומקבלים טיפול וטרינרי כדי לטפל בכל בעיה בריאותית בעת הצורך.
החלופה להזרקת סינוס רטרובולבר והשיטה הנפוצה יותר להעברה מערכתית לעכברים צעירים ובוגרים היא TVI. הזרקת TVI ורטרובולבר לסינוסים גורמת להתפלגות ביולוגית דומה במקרה של מולקולות קטנות ונוגדנים, ועל ידי אקסטרפולציה, אותו הדבר צפוי עבור וקטורים נגיפיים15,16. עם זאת, לא ניתן למצוא דוגמאות להשוואה בין העברה מערכתית של וקטורים של ריפוי גנטי על ידי TVI לבין הזרקת סינוס רטרובולברי בספרות. לדעתנו, זריקות סינוס רטרובולבריות קלות יותר לביצוע בעכברים עם פנוטיפ גדילה מופחת ו/או קטלניות מוקדמת.
TVI נחשב לעתים קרובות כמקביל יותר להעברה מערכתית בבני אדם, למרות שלבני אדם יש סינוס רטרובולברי אך אין לו זנב. בהיבט אחד, הזרקת סינוס רטרובולברי דומה להזרקה מערכתית אנושית בכך שהמזרק נכנס למערכת הוורידית העליונה בדומה להזרקה שהועברה לאדם על ידי צנתר מרכזי מוחדר היקפית (PICC Line) או צנתר תוך ורידי שהוכנס לזרוע. לעומת זאת, המזרק נכנס למערכת הוורידית התחתונה של עכבר לאחר הזרקת ורידים בזנב. למרבה הצער, אף אחת מהשיטות הללו אינה משכפלת במדויק את השיטות(ות) המשמשות להעברה מערכתית בבני אדם, אך שתיהן שיטות יעילות להעברה מערכתית בעכברים.
למחברים אין שום דבר רלוונטי לפרסום הזה לחשוף.
אנו מעריכים את הסיוע של צוות מתקן העכבר NHGRI, המעבדה לפתולוגיה מולקולרית של NCI, ובמיוחד אנדרו וורנר. R.J.C. נתמך על ידי תוכנית המחקר Intramural של NHGRI באמצעות 1ZIAHG200318-16 ועבודה זו מומנה חלקית על ידי המרכז הלאומי לקידום מדעי התרגום (NCATS). איור 2C נוצר באמצעות BioRender.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| AAV8-CAG-eGFP | Univ. Penn. Vector Core | מיוחדת | מקורות חלופיים של מדווחי AAV ומדווחי AAV אלטרנטיביים זמינים |
| טיפים למחסום (מסנן), 20 μ AM12645 | ThermoFisher | לדילול AAV כדי להפחית את נפח הזרקה וריכוז | |
| טיפים למחסום (מסנן), 100 μ גודל L (סטרילי) | ThermoFisher | AM12648 | לדילול AAV כדי להפחית את נפח וריכוז ההזרקה |
| מעגל ייצור כפול | ניתן להשתמש בשיטת הרדמה חלופית | VetEquip | 921400 |
| Gilsen PIPETTEMAN Classic P20 Gilson | F123600 | לדילול AAV כדי להפחית את נפח וריכוז ההזרקה | |
| Gilsen PIPETTEMAN Classic P100 פיפטה | גילסון | F123615 | לדילול AAV כדי להפחית את נפח וריכוז ההזרקה |
| מחממי ידיים (HOTHANDS) | ULINE | S-1497B | לשמירה על חום העכבר בזמן הרדמת |
| מזרקי אינסולין, 31 גרם, אורך 8 מ"מ, קיבולת 3/10 מ"ל | 328438 בקטון דיקסון | בשימוש בווידאו; מזרק אחד לכל הזרקה | |
| איזופלורן (פלוריסו) | VETONE | 502017 | ניתן להשתמש בהרדמה אלטרנטיבית |
| Medline Protection Plus רפידות תחתונות חד פעמיות | ThermoFisher | 23-666-062 | כדי להניח עכבר על הזרקה מתמשכת |
| מיכל Oak Ridge Phlebotomy Sharps עם מכסה שקוף | ThermoFisher | 22-730-434 | לסילוק מחטים |
| פוספט מלוח PBS, pH 7.4 | Gibco | 10010023 | לדילול AAV לריכוז ולנפח הרצויים |
| Snap Cap צינורות מיקרוצנטריפוגה עם שמירה נמוכה (סטריליים) | ThermoFisher | 3451 | לדילול AAV כדי להפחית את נפח ההזרקה והקונטרציה |
| ספוג גזה סטרילי 4"x"4 | Covidien | 3033 | |
| Trecaine Hydrochloride Ophthalmic (0.5%) | Ocenanside Pharmaceuticals | AK102D5DS | מקומי הרדמה |
| 27.0 גרם (או קטן יותר) | כל | לא | חלופה למזרק אינסולין המשמש בסרטון |
| VetEquip' s מדריך למשתמש ומדריך הפעלה למערכת הרדמה של חיות מעבדה שולחניות וניידות. | VetEquip | chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.vetequip.com/pdfs/LAAS%20Manual.pdf | קישור למדריך למשתמש ומדריך |