我々は、マウスの胎児への生物活性剤の気管内投与のための新規な外科的アプローチを開発しました。配達ルートは、一般的に使用される羊膜内の注射よりも胎児のマウス肺を標的にするより効率的です。この手順では、マウスモデルで説明されていない最新情報を持っています。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
方法論記事
* These authors contributed equally
我々は、マウスの胎児への生物活性剤の気管内投与のための新規な外科的アプローチを開発しました。配達ルートは、一般的に使用される羊膜内の注射よりも胎児のマウス肺を標的にするより効率的です。この手順では、マウスモデルで説明されていない最新情報を持っています。
細胞、遺伝子または薬理学的薬剤の胎児期の肺送達は、遺伝的および後天性疾患の様々な新たな治療戦略のための基礎を提供することができます。配信遺伝子の長期発現のための要件と先天性または遺伝性異常とは別に、短期的な遺伝子発現または薬理学的介入は、治療効果を達成するのに十分である、いくつかの非継承周産期の状態は、このための潜在的な将来の適応と考えられているアプローチの一種。短期的な出生前治療の適用のための候補疾患は、新生児呼吸窮迫症候群の1,2または新生児肺3の高酸素けがの原因となることがサーファクタントプロテインBの一過性新生児の欠乏である可能性があります。永久的な治療の訂正のための候補疾患は嚢胞性線維症(CF)4、界面活性剤の不備5、α1-アンチトリプシン欠損症6の遺伝的変異体である。 <Pクラス= "jove_content"は>一般的には、出生前の遺伝子治療の重要な利点は、このように個々に取り返しのつかない損傷を防止すること、患者の臨床症状の前に、あるいは、開発の早い段階で治療的介入を開始する機能です。胎児へのより効率的な遺伝子や幹細胞の伝達を可能にでき成体の臓器に比べて、さらに、胎児の器官は、細胞増殖の増加率を持っています。さらに、 子宮内遺伝子送達で個体の免疫系が完全に成熟していないときに行われます。したがって、正しいバージョンと非機能的か、または存在しないタンパク質の異種細胞または補充の移植は最近、携帯電話や遺伝子治療7の両方でケースであることが証明された細胞、ベクトルまたは導入遺伝子産物に対する免疫感作を起こすべきではありません。
そこで本研究では、マウスを直接メートルの胎児気管をターゲットにする可能性を検討odel。この手順では、このようなウサギ、羊8、さらには臨床の現場9のような大きな動物モデルで使用されていますが、マウスモデルで前に実行されない日があります。例えば、CFなどの遺伝性疾患の胎児の遺伝子治療の可能性を検討する際に、マウスモデルでは、異なるためトランスジェニックマウス系統の広い空、十分に文書化された胚及び胎児の開発の最初のproof-of-conceptとしてあまり厳しく非常に便利です倫理的な規制、短い妊娠期間と大産仔数。
別のアクセスルートはイントラ羊水注入10-12、卵黄嚢の血管15,16または臍帯静脈17に(超音波ガイド下)肺内注射13,14及び静脈内投与を含む、げっ歯類の胎児の肺を標的に記載されている。我々の新規手術は直接できますマウス胎児気管に最適な薬剤を注入するために研究者を可能にする既存の技術18より気道へのより効率的な配信のため。
1。理想の妊娠ステージを取得するためにマウスの交配
タイムメイト妊娠NMRIマウスので、彼らは手術時(合計妊娠E19.5)妊娠18日目(E18)であること。手術前と後に、それらは通常の室温、水と固形飼料への無料アクセスを通常の昼光でフィルタトップケージに収容されています。
2。胎児の気管内(IT)の注入(図1)
3。胎児の羊膜内の(IA)のインジェクション
4。注入された胎児のアセスメントとクロス育成
5。代表的な結果
実験の全体的なスキームはFigurに描かれているE 2。
気管内注入のための最適な使用量の決定
ITの注入のための最適な使用量を決定するために、我々は経験的に10、20〜30μlの(N = 3/volume)までの範囲の異なるボリュームを選択しました。容易に検出するために、私たちは赤い蛍光分子(fluospheres、Molecular Probes社、ライデン、オランダ)の大きさ100nmを注入することを選んだ。 E18古い胎児のIT注入後、肺は℃、6μmの凍結切片を作製した4℃で一晩、4%パラホルムアルデヒドで固定し、24時間後に収穫した。核とアクチンフィラメントはヘキスト33258(Sigma-Aldrich社、Bornem、ベルギー)とAlexa Fluor 488ファロイジン(Invitrogen社、Merelbeke、ベルギー)は、それぞれ室温で20分間で染色した。共焦点画像は、カールツァイスによってLaserSharp2000.6ソフトウェアとバイオラッドラディアンス2100共焦点顕微鏡を用いて行った。相対蛍光(青色蛍光表すfluospheresと核staininに赤の比率それぞれgの)ImageJのオンラインソフトウェア(図3)を用いて定量した。胎児手術の時に、逆流が注入流体の過剰を示す、唯一の30μlの注射後に検出されたが、相対蛍光(分散分析を測定することによって定量化として、30μlのは、肺実質における蛍光シグナルの最大量を与えた、スチューデントのt検定を使用して、各ペアごとの比較は、* p <0.05、*** p <0.001)であった。
胃腸管に肺組織および生体内分布におけるfluospheresの定量的評価
次に、我々は、IT対アイオワ注射後に胎児のマウス肺を標的とすることの効率を比較したかったのです。これを行うには、fluospheres30μlのITまたはE18妊娠NMRIマウス(各群n = 5)でのIA注射のどちらか後に胎児のマウス肺に届けられました。 ITの注射は、IAに比べて胎児の肺へfluospheresの有意に高いデリバリーをもたらし。ルート(1.43±0.56及び0.05±0.02相対蛍光(それぞれヘキストへfluospheresの比率、分散分析、スチューデントのt検定、*** P <0.001)(図4 AC)。未処理対照の胎児は、蛍光の正常化のために使用された背景は信号。胃腸管は、ITおよびIA注射した動物(図4 d)の両方に陽性であった。なし赤色蛍光が扱わ胎児から他の組織内または負の対照動物(データは示さず)において観察されなかった。
胎児肺におけるrAAV2/6.2媒介遺伝子送達後に気管内および羊水注入の比較
蛍光分子を注入することにより、両方の配信方法を比較した後、我々は、ITおよびIA注入はrAAVベクターを使用した後にウイルス形質導入とその後の遺伝子発現の効率性を評価したかったのです。 rAAV2/6.2エンコーディングホタルルシフェラーゼ(fLuc)(3×10 10 GC /胎児)ニワトリβ-アクチン(CBA)プロモーターの制御下にE18で胎児のNMRIマウスにおけるIT(n = 8)またはIA(N = 6)を注入した。帝王切開後·育成、生き残った仔は非侵襲的な生物発光イメージング(BLI)によるフォローアップと生後1週(図5)でfLuc活動(光子/秒、P / S)をモニターした。 ITグループの総光子束は、IA群と陰性対照に比べて有意に高かった(分散分析、スチューデントのt検定を使用して、各ペアごとの比較は、* p <0.05)。 IA群における平均BLIの信号は、陰性対照群に比べて有意に高くはなかった。
正解と不胎児の気管内注入との違い
正しいとincorrectI.Tの区別。注射はいくつかのレベルで評価することができる。手術の時点で、胎児の気管内への注入時に、全く抵抗は気付かなくなるのはいつかneedleは、気管内に配置されている。気管空間に注入した場合しかし、より高い耐性が注目される。胎児は半透明であるとして第二に、帝王切開で、それは肺、その後可視染料( 例えば中国のインク、蛍光分子)の存在を見ることが可能です。正しい注射を評価するための最後のオプションは、光学イメージング、より具体的には生物発光イメージングによるものである。 BLIのは、非侵襲的にレポーター遺伝子のホタルルシフェラーゼ遺伝子発現をフォローアップすることではなく、空間分解能と解剖学的情報が限られているエレガントなシステムです。磁気共鳴画像法(MRI)は、高解像度、詳細な解剖学的情報を含む断層画像を提供しています。したがって、私たちはより深い解剖学的構造(内臓)の可視化と表面のBLI信号を合成オーバーレイ画像を取得するためにMRIとBLIの組み合わせを検討した。私たちの目的は、地元の生体情報に 、より詳細な得ることであった間違って注射から正しいと区別できるようにするには、遺伝子発現の化。
組み合わせBL-MR画像は、生後1週間( 図6)でrAAV2/6.2 CBA-fLucとCBA-LacZnls(3×10各ベクトルは、n = 10のGC /胎児)でそれを注入し、いくつかの動物で得られた。 BLのイメージングは、首や胸部領域から発せられる信号を明らかにした。 BLIとMRIの共同登録正しい注入( 図6)に続く肺領域でのルシフェラーゼ遺伝子発現の場所に位置しますが、誤った注射( 図6 b)の後に首と腹部インチX-gal染色による組織学的分析は 、in vivoでの共同登録で確認した。
気管内および羊水注入後の生存

図1。 E18胎児マウスにおける気管内注入は、この図では、胎児のIT注入のための外科手術の主な手順が示されている。最初のステップでは、1つの子宮角を体外にされています。次のステップでは、巾着縫合を子宮壁とそれ以降の胎児の頭の上を介して公開される領域にわたって胎児膜(羊膜と頭頂卵黄嚢)を介して渡されます。次に、胎児の頭と首は、胎児の頭が顎の間に2つの鉗子で5から0ポリグラクチン910縫合により過伸展に保持されている後に、子宮切開を介して体外にされています。立体ズーム顕微鏡下(×倍率)胎児の気管は縦首incisを行うことによって可視化されるシャープと鈍的切開を用いたイオン。最後のステップでは、物質の30μlの全容積は立体ズーム顕微鏡を通して直視下気管内に注入される。

図2。実験の概要。

図3。赤fluospheresの気管内注入のための最適な体積の求め方。ITの最適な使用量を決定するために注射、10、20または30μL(N = 3/volume)は100 nmがE18の古い胎児に投与し、肺が24時間を収穫したサイズを決定後で。核とアクチンフィラメントがそれぞれヘキスト33258およびAlexa Fluor 488ファロイジンで染色した。相対蛍光(fluosphを表す青色の蛍光を赤色の比率それぞれERESと核染色)はImageJのオンラインソフトウェアを用いて定量した。平均±SD、分散分析、スチューデントのt検定を使用して、各ペアごとの比較は、* p <0.05、*** P <0.001。

図4。 (a)それか、(b)は E18の妊娠NMRIマウスにおけるIA注入がターゲティングの効率を比較した後、 胃腸管に肺組織および生体内分布におけるfluospheresの定量的評価。赤fluospheres30μlをマウス胎児肺に送達された胎児マウス肺。未処理の対照胎児は蛍光バックグラウンド信号の正規化のために使用された。核とアクチンフィラメントはそれぞれ、ヘキスト33258およびAlexa Fluor 488ファロイジンで染色した。fluospを表す青色蛍光に赤の(c)の相対蛍光(比それぞれ相続人と核染色)はImageJのオンラインソフトウェアを用いて定量した。(d)は 、胃腸管は、ITおよびIA注射した動物の両方に陽性であった。平均±SD、分散分析、スチューデントのt検定、*** P <0.001。 拡大図を表示するには、ここをクリックしてください 。

図5。総光子束の対応定量化とrAAV2/6.2の注射後1週間(3×10 10 GC /胎児CBA-fLuc)で胎児の肺におけるrAAV2/6.2媒介遺伝子送達後に気管内および羊水注入。BLIの信号の比較 。全ての動物は、隣接する動物に光子の散乱を避けるために、黒のパーティションで区切られ、スキャンされた。擬似カラースケールは毎秒光子束を描いている、ステラジアン(P / S / cmの2 / SR)の1平方センチメートル当たり。測定は、関心の4.3 cm 2の矩形領域で得られた。平均±SD、分散分析、スチューデントのt検定を使用して、各ペアごとの比較は、* p <0.05。 Carlon ら 、2010年から適応図。 [分子療法](DOI:10.1038/mt.2010.153)Macmillan Publishers Ltdのから許可を得て転載しています。、著作権(2010) 拡大図を表示するには、ここをクリックしてください 。

図6。胎児肺におけるrAAV2/6.2媒介遺伝子送達後に正解と不胎児の気管内注入の区別が。rAAV2/6.2 CBA-fLucとCBA-LacZnls(3×10でITを注入されたBL-MR画像は、いくつかの動物に買収された組み合わせのGC /各vecto用胎児r)は生後1週間で。 BLのイメージングは、首や胸部領域から発せられる信号を明らかにした。 BLIの位置ルシフェラーゼ遺伝子の正しい注射()に続いて肺領域での表現が、 誤った注射(b)の後に首と腹部インチとMRIの共同登録組織学的分析は、in vivoでの共同登録で確認した。スケールバー=100μmである。 Carlon ら 、2010から適合図。 拡大図を表示するには、ここをクリックしてください 。
| 注入物質 | 注入法 | 納品まで生存 | bを育成の生存率 | 早期新生児生存率C |
| fluospheres | IT | 100(8月8日) | NA | NA |
| アイオワ | 100(5/5) | NA | NA | |
| rAAV2/6.2 | IT | 85,3(64/75) | 62,5 | 53,3(40/75) |
| アイオワ | 86,3(44/51) | 86,4 | 74,5(38/51) |
表1。胎児の気管内および羊水注入後の生存。育成前に胎児手術の後、帝王切開の IE納品まで生存、、彼らはピンクだった場合 、aはb の子犬のみを育てた、移動、正常に呼吸します c早期新生児生存率が発現している注入された仔の初期数の関数として。略語:ITの気管内注入、アイオワイントラ羊水注入、NAは適用されません。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
重要なステップ
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
特別な利害関係は宣言されません。
MCとAVDPフランダースの科学技術によるイノベーションの促進のための研究所からの助成金(IWT-ブラーンデレン)でサポートされているポスドクです。 JTはUZルーベンから非常勤の臨床研究フェローシップ(KOOR)を保持します。 DVはKUルーベン、DBOF/10/062からの助成金によって支え博士研究員である。 MMDCはConselhoナシオナルデPesquisa電子Desenvolvimento(CNPq)とエラスムス·ムンドゥスからの助成金によって支え博士研究員である。研究助成金は、EC DIMI(LSHB-CT-2005から512146)によっておよびKUルーベンから in vivo分子イメージング研究グループ(IMIR) によって In、IWT-ブラーンデレンによって賄われていた。我々はrAAVベクター生産用プラスミドAAV6.2包装の彼らの親切なギフト用ジェームズM.ウィルソンによって設立UPennベクトルコアを承認したいと思います。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 試薬の名称 | 会社 | カタログ番号 | コメント(オプション) |
| NMRIマウス | Janvier、ルGenestセント島、フランス | ||
| イソフルレン | Isoba、インターベット/シェリング·プラウアニマルヘルス、ミルトンケインズ、イギリス | ||
| プロレン6から0 | エチコン、グルートベイガールデン、ベルギー | ||
| ビクリル5から0 | エチコン、グルートベイガールデン、ベルギー | ||
| 50μlのハミルトンガラスシリンジ、モデル1710.5 TLLX SYR | ハミルトン、リノ、ネバダ州、アメリカ合衆国 | 5495から20 | |
| 30G鋭い針 | ハミルトン、リノ、ネバダ州、アメリカ合衆国 | 7762から03 | |
| 2パーセントキシロカイン | アストラゼネカ、ズーテルメール、オランダ |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。