Direct Intrathecal Injection of Recombinant Adeno-associated Viruses in Adult Mice

Dongxiao Li; Yundu Li; Yunyun Tian; Zuoshang Xu; Yansu Guo

doi:10.3791/58565

במחלה ישירה הזרקה של וירוסים Adeno-הקשורים רקומביננטי בעכברים מבוגרים

JoVE Journal
Neuroscience

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Journal Neuroscience

Direct Intrathecal Injection of Recombinant Adeno-associated Viruses in Adult Mice

במחלה ישירה הזרקה של וירוסים Adeno-הקשורים רקומביננטי בעכברים מבוגרים

Full Text

39,693 Views

08:17 min

February 15, 2019

DOI: 10.3791/58565-v

Dongxiao Li*¹, Yundu Li*², Yunyun Tian¹, Zuoshang Xu³, Yansu Guo^1,4

¹Department of Neurology,Second Hospital of Hebei Medical University, ²No.2 Middle School of Shijiazhuang, ³Department of Biochemistry and Molecular Pharmacology,University of Massachusetts Medical School, ⁴Key Laboratory of Hebei Neurology

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article presents a direct intrathecal injection technique utilizing 1% lidocaine hydrochloride in a viral solution to enhance the delivery of adeno-associated virus to small animals, specifically targeting central nervous system diseases such as ALS. It establishes a scoring system that correlates the degree of transient weakness induced by lidocaine with transduction efficiency.

Key Study Components

Area of Science

Neuroscience
Gene Therapy
Intrathecal Delivery

Background

Adeno-associated viruses are commonly used for gene delivery to the nervous system.
Methods for effective delivery in small animal models are critical for advancing therapeutic strategies.
Lidocaine has been employed for its transient paralysis effects, which indicate successful intrathecal injections.
Optimizing delivery methods can improve outcomes in experimental treatment of central nervous system diseases.

Purpose of Study

To demonstrate a reliable technique for intrathecal delivery of viral solutions in awake small animals.
To create a predictive scoring system for evaluating transduction efficiency.
To improve the understanding of the effectiveness of adeno-associated virus delivery mechanisms.

Methods Used

The technique involves direct intrathecal injection using a 27 gauge needle attached to a 25 microliter Hamilton syringe.
Small animals, specifically mice aged 30 to 70 days, are used as the biological model.
Important procedural steps include preparing the syringe, aligning the needle for injection, and monitoring transient weakness as an indicator of success.
Post-injection, mice undergo surgical procedures to extract brain and spinal cord tissues for analysis.

Main Results

The study finds a robust correlation between the magnitude of transient limb weakness and the extent of spinal cord transduction.
Significant eGFP immunostaining results indicate varying levels of transduction across different nervous system regions based on the weakness scores.
Key structures showing strong transduction include the olfactory bulb, hippocampus, and anterior horns of the spinal cord.

Conclusions

This study establishes a new method for effective adeno-associated virus delivery to the central nervous system in small animals.
The transient weakness score serves as a reliable measure of injection efficacy.
Findings enhance the understanding of gene therapy approaches and their optimization in treating neurological diseases.

Frequently Asked Questions

What is the advantage of using lidocaine in the injection?

Lidocaine induces transient paralysis, providing a clear visual indicator for the success of the intrathecal injection.

How is the injection performed on the animal?

The animal is positioned prone, and the intervertebral space is palpated to guide the needle insertion for intrathecal delivery.

What types of outcomes can be measured from this method?

Outcomes include the extent of viral transduction, as indicated by eGFP immunostaining and assessment of transient limb weakness.

How can this method be adapted for other studies?

The technique may be modified for different viral vectors or other small animal models, facilitating broader applications in gene therapy research.

What are some limitations of this technique?

Successful implementation requires sufficient practice to minimize complications and ensure consistent delivery across trials.

What biological regions were effectively transduced?

Key areas include the olfactory bulb, hippocampus, and spinal cord, with transduction intensity correlating with the weakness score of the mice.

Why is spinal cord tissue extraction important?

Extracting and analyzing spinal cord tissue helps evaluate the efficacy of the viral vector and provides insight into therapeutic impacts on the nervous system.

כאן אנו מציגים טכניקה הזרקה ישירה במחלה באמצעות הידרוכלוריד לידוקאין 1% פתרון ויראלי להבטיח משלוח וירוס יעיל adeno-הקשורים לבעלי חיים קטנים ולהקים מערכת הניקוד לחזות התמרה חושית יעילות המרכזי מערכת העצבים על פי מידת חולשה חולפת הנגרמת על ידי לידוקאין.

שיטה זו מאפשרת אספקה תוך-פתאתקלית יעילה של מהוומני נגיפיים הקשורים לאדונו בבעלי חיים קטנים ערים לטיפול ניסיוני במחלות של מערכת העצבים המרכזית כגון ALS. היתרון העיקרי של שיטה זו הוא כי הפתרון הנגיפי כולל 1%lidocaine הידרוכלוריד אשר גורם שיתוק חולף לאחר זריקה מוצלחת. למרות ששיטה זו מספקת אינדיקטור חזותי לשיפוט ההצלחה של המצב האוטומטי האינטרתתקלי, תרגול מספיק חיוני לשיפור שיעור ההצלחה של המסירה.

לפני תחילת ההליך, לצרף מחט מד 27 למזרק המילטון 25 microliter וליישר את הקצה משופע של המחט עם סולם נפחי על המזרק. ואז בזהירות לטעון 8 microliters של 4 x 10 עותקים הגנום העשירי של פתרון הנגיף לתוך המזרק, דואג להימנע בועות. לאחר מכן, מניחים עכבר ער בן 30 עד 70 יום 12 עד 30 גרם על חתיכת מיטה בתקורה נוטה במכסה המנוע biosafety ולכסות את הגוף העליון עם גזה סטרילית כדי להרגיע את העכבר כדי למנוע ננשך.

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos