我々は、結膜下注射後の眼のリポソームの時空間分布を非侵襲的に研究するための光ファイバー共焦点レーザー微小内視鏡検査(CLM)の使用のためのプロトコルを提示する。
我々は、結膜下注射後の眼のリポソームの時空間分布を非侵襲的に研究するための光ファイバー共焦点レーザー微小内視鏡検査(CLM)の使用のためのプロトコルを提示する。
結膜下注射は、角膜や結膜などの前眼の障壁をバイパスする容易なトランスクレラルアクセスのために眼薬を投与するための魅力的なルートです。結膜下注射時の薬剤の治療効果および薬物動態は、いくつかの研究で説明されているが、非常に少数は、薬物または薬物送達システム(DDS)の眼の分布を評価する。後者は、眼内DDS設計と薬物バイオアベイラビリティの最適化のために、所望の眼の局在化および作用持続時間(例えば、急性対長期)を達成するために重要である。本研究は、結膜下注射後の生きたマウスにおける蛍光リポソームの眼分布をリアルタイムで定性的に研究するための光ファイバー共焦点レーザー顕微鏡(CLM)の使用を確立する。これは、顕微鏡レベルでの組織の 生体内 視視検査のために設計されており、結膜下注射後に眼の注射剤の時空間分布を研究するCLMイメージング法の最初の完全な説明でもあります。
生体系における薬物の血クリアランス、組織分布、および標的占有率は、生体内薬物の性質を理解するための柱である。前臨床動物モデルでは、これらのパラメータは、通常、薬物投与後の特定の時点で頻繁に血液および組織サンプリングによって評価される。しかし、これらの手順は、一般に侵襲的であり、多くの場合、非生存測定、および統計的パワーのための大きな動物コホートを必要とすることを含む。動物の過度の使用に対する倫理的な懸念と共に、余分なコストと時間が発生する可能性があります。その結果、非侵襲的イメージングは、バイオディストリビューション研究の不可欠なステップになりつつあります。共焦点レーザー顕微鏡(CLM1,2)は、高感度かつ高分解能の生きている動物の目の中で治療の時空間分布を非侵襲的に画像化する眼球用途に適しています1,3,4。
CLMは、DDSおよび薬物バイオアベイラビリティの包括的な定量化に先立ち、リポソームなどの眼内薬物送達システム(DDS)の堅牢なスクリーニングを容易にする可能性を有する。リポソームは、物理化学的および生物物理学的特性を調整する柔軟性に対して魅力的です5,6,7,8,9,10,11は、多種多様な治療貨物をカプセル化し、薬物放出および作用持続期間の組織部位を制御する。リポソームは、モノクローナル抗体ベバシズマブ12などの大きな分子の送達のための眼球用途で使用されており、シクロスポリン13やガンシクロビル14のような小分子が使用されている。薬物を含むリポソームは、非リポソーム「フリードラッグ」製剤と比較して、生物学的半減期および長期治療効果を有する。しかし、眼組織における薬物分布は、典型的には、眼の流体成分(すなわち、血液、房水、および膜膜房15、16、17)における薬物濃度から外挿される。装填された薬物貨物の初期のin vivo運命は、ナノキャリア自体の特性によって定義されるので、蛍光リポソームのCLMイメージングは、組織ターゲティングおよびその地で組織の滞留時間を明らかにする薬物の代理として役立つことができる。さらに、CLMによる送達の視覚的証拠は、DDS再設計を操縦し、薬物の治療上の利点を評価し、おそらく有害な生物学的事象(例えば、長引く期間のDDSの好ましくない局在化による組織毒性)を予測することさえできる。
ここで、デュアルバンドCLM系を有する生きたマウスにおけるリポソームの眼の生体分布を研究する方法について、ステップバイステップの手順を詳述する。この特定のCLMシステムは8フレーム/sの頻度の2色蛍光(緑および赤色の励磁レーザーは488 nmおよび660 nmで)をリアルタイムで検出できる。このプロトコルは、検出プローブを目の上に物理的に配置することにより、2%エバンスブルー(EB)染料で静脈内注射されたマウス(IV)での結膜下投与時の緑色蛍光リポソームの画像取得および分析を示す。EB色素は、赤い蛍光チャネルで血管形成構造を可視化するのに役立ちます。我々は、リン脂質POPC(すなわち、1-パルミトイル-2-オレロイルグリセロ-3-ホスホコリン)とフルオレセインタグリン脂質Fl-DHPE(すなわち、リン脂質を含む)で構成される100nm中性リポソームを評価する研究の代表的な結果を示す N-(フルオレセイン-5-チオカルバモイル)-1,2-ジヘキサ-デカノイルスン-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン) 95% POPC: 5% Fl-DHPE (図1B)).CLMは、EB染色された眼組織境界の線引きによって、15 μm軸方向および3.30 μmの横方向分解能で緑色のフルオレセインタグ付きリポソームを捕捉することができます。
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ここに記載されているすべての方法は、SingHealth(シンガポール)の制度的動物管理および使用委員会(IACUC)によって承認されています。メスのC57BL/6 Jマウス(生後6~8週、18~20g)はシンガポールのInVivosから入手し、シンガポールのデュークNUS医学部の温度と光制御されたビバリウムに収容された。動物は、眼科および視覚研究における動物の使用に関する視覚・眼科研究協会(ARVO)のガイドラインに従って治療された。
注: 主な手順を強調表示するフローチャートを 図 2 に示します。
1. 造影剤の調製: エバンスブルー (EB) とリポソーム
2. 生きたマウスにおけるEBおよびリポソームの投与
3. CLMセットアップ
4. CLMと獲得によるマウス目のライブイメージング
5. 画像解析
6. ヒストロジー評価
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このプロトコルは、結膜下注射によって投与される緑色蛍光リポソームの時空間的眼分布を評価するためのCLMの有用性を示す。CLM系のデュアルカラー機能(488nmおよび660nm励起波長)を利用するために、注入される100nm中性POPCリポソームを5%Fl-DHPE(組成および特性評価データを 図1Bに示す)でドープし、EBをIV注入して目のランドマークを識別した。高血管化されたエピスクレラと結膜の薄い層の存在は、強膜領域をEB(図4A、Sとラベル付け)で赤く染色することを可能にし、血管構造を含まない角膜(図4A、Cとしてラベル付け)は染色されず、黒く見える。これにより、蛍光イメージング中に両方の領域間で明確な分化が可能になります。
代表的な結果は、7日間にわたる分布研究(n=4匹のマウス)からである。1日目と3日目の画像の蛍光強度が高く(図5B)...
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結果から示されるように、CLMは目のリポソームの眼分布をイメージする簡単で実現可能な方法を提供する。我々は、以前に、時間1のマウスアイ内の様々なリポソーム製剤の局在化を特徴付けるためにCLMを使用することを実証した。非侵襲的な適用のために、CLMは、同じ動物から眼の中でリポソームがどのように分布しているかの洞察のために前眼表面のリアルタイムの画像化を可能にする。これにより、CLMは、より包括的な定量化の前に、ナノキャリア/DDSを事前にスクリーニングするのに適しています。多様なDDSのユニークな生理化学的特性を考えると、従来の神学によってサブコンパートメント分布を特徴付けるのはかなり困難です。後者は、DDSクリアランスの全体的な感覚のための蛍光顕微鏡による眼全体および個々のイメージングセクションの網羅的な切片を必要とするであろう。
CLM画像(図5B,C)と一致して、リポソームの1日目の注射後に採取した眼の角膜、肢、およびスクレラ領域の構造...
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著者らは開示するものは何もない。
この研究は、NTU-Northwesternナノ医学研究所(NNIN)助成金(SV)が授与され、シンガポール国立研究財団グラントAG/CIV/GC70-C/NRF/2013/2、シンガポールの健康・生物医学(HBMS)産業整合基金事前位置決め(IAF-PP)助成金H18/01/a0/018によって資金提供されました。 技術と研究(A*STAR)(AMCへ)。デュークNUSトランスレーショナル・アンド・モレキュライメージング研究所(LTMI)のメンバーに感謝し、機器の研究とトレーニングのロジスティクスと実行を促進しました。ウィスナ・ナフォラ氏の編集支援に感謝します。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.08 以上mポリカーボネート | フィルターWhatman、米国 | 110604 | |
| 0.22 &mシリンジフィルター | フィッシャーブランド、アイルランド | 09-720-3 | |
| 0.5% Proxymetacaine hydrochloride sterile opthalmic solution | Alcon, Singapore | ||
| 10 & micro;L Glass Syringe | Hamilton, USA | 65460-06 | |
| 1-Palmitoyl-2-oleeoil-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC) | Avanti, USA | 850457 | |
| 32 G needle (Hamilton, 0.5"PT4) | ハミルトン、米国 | 7803-04 | |
| 加熱プレート付き動物温度コントローラー (15 cm x 20 cm) | WPI、米国 | ATC 2000 & 61800 | |
| Cellvizio デュアルバンド、S1500 プローブ、Quantikit (ステップ 3.5 のキャリブレーションキット) | Mauna Kea Technologies、フランス | 先端直径: 1.5 mm、視野: 600 & マイクロ;m x 500 & マイクロ;m、軸方向分解能:15 & マイクロ;m、横方向の解像度:3.3&マイクロ;m | |
| クロロホルム | シグマ アルドリッチ アメリカ | 472476 | |
| デュモン ピンセット #5 デュモスター | WPI アメリカ | 500233 | 11 cm、ストレート 0.1 mm x 0.06 mm チップ |
| エバンス ブルー | シグマ アルドリッチ | アメリカ E2129 | |
| フシジン酸点眼薬 | レオ ファーマ デンマーク | ||
| ImageJ | 国立衛生研究所 | https://imagej.nih.gov/ij/ | |
| イソフルラン | ・ピラマル、米国 | ||
| マルバーン・ゼータサイザー ナノZS | マルバーン・パナリティカル、英国 | ||
| メタノール | シグマ・アルドリッチ、米国 | 179337 | |
| Mini Extruder | Avanti, 米国 | 610020 | |
| N-(フルオレセイン-5-チオカルバモイル)-1,2-ジヘキサデカノイル-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン (トリエチルアンモニウム塩)(FL-DHPEの) | Invitrogen, USA | F362 | |
| Phosphate Buffered Saline | Gibco, USA | 10010023 | |
| Stereomicroscope System with table clamp stand | Olympus, Tokyo, Japan | SZ51 &SZ2-STU3 |
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