ラットにおける直接迷走神経注射のプロトコルを提示し、注射後の合併症なしに神経に直接薬物送達を可能にします。この方法は、自律神経系の操作を含む前臨床神経学的研究に適用されます。ラットや他の種の他の神経に対する直接神経注射に使用でき、必要な変更を加えることができます。
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。
ラットにおける直接迷走神経注射のプロトコルを提示し、注射後の合併症なしに神経に直接薬物送達を可能にします。この方法は、自律神経系の操作を含む前臨床神経学的研究に適用されます。ラットや他の種の他の神経に対する直接神経注射に使用でき、必要な変更を加えることができます。
中枢神経系への薬物送達を促進するための戦略と方法論は比較的豊富にあります。しかし、末梢神経系に直接薬物を送達することはあまり一般的ではなく、研究者を支援するために利用できる詳細な方法の発表も少ない。ここでは、迷走神経をモデル神経として、末梢神経系への薬物送達のための直接神経注入法について述べます。この方法は、左迷走神経を標的とすることにより自律神経系障害の治療に使用できますが、この一般的な注射方法は、わずかな変更を加えて他の神経の注射に外挿できます。この方法は、解剖顕微鏡下で麻酔をかけた成体ラットのマイクロサージェリーを含む手順に含まれるすべての重要なステップを説明しています。トラッキング色素の使用は、リアルタイムでの注入フィデリティのモニタリングを容易にするために説明されています。成功した注入と失敗した注入の図が示されています。適切に実施されれば、直接迷走神経注射は、ラットが十分に許容できる安全な方法で実施でき、分娩後の合併症はありません。例えば、外科医がこの方法の訓練を受けると、6匹中6匹のラットが合併症なく注射に成功しました。前臨床ラット研究のための直接神経注射のこの方法は、末梢神経に薬剤(遺伝子治療を含むがこれに限定されない)を送達することができる。
正しい薬物投与方法の適用は、治療結果を成功に導くための重要な要素の1つです。中枢神経系(CNS)への治療薬の送達方法は豊富にありますが、直接神経注射による末梢神経系(PNS)の送達については、ごくわずかしか報告されていません。ラットの後根神経節(DRG)への注射などの直接神経注射は、疼痛メカニズム、薬物毒性、遺伝子導入1,2,3、および一般的な方法開発1,4の理解を深めるために、前臨床試験で試みられています。直接神経注射に関する追加の報告には、ラット5およびマウス6における脊髄神経注射4、坐骨神経注射1、迷走神経注射が含まれます。最近、ウサギの視神経乳頭への治療薬のより良い分布のために、上膜下注射の方法が提案されている7。
DRGは、DRG2の細胞体の感覚機能のために、アデノ随伴ウイルス(AAV)などの導入遺伝子をロードしたベクターの直接注入に理想的な場所と考えられています。DRG注射の外科的方法と非外科的方法の両方が記載されている1,8。しかし、DRG注射の非外科的方法との結果の一貫性について、物議を醸す結論が見つかっています1。椎弓部分切除術を含む外科的方法は、行動結果3を変更することなくラットへのDRG注射で100%成功することが示唆されており、マウス9では部分骨切り術を含む方法が提案されています。いくつかの研究は、ラットおよびマウスにおける前臨床遺伝子治療研究で使用されてきた薬物送達のDRG注射方法を報告している1,2,10。局所注射を含むベクターベースの遺伝子治療研究には、オフターゲット発現の減少、全身毒性の減少、ウイルス量と注射量の減少、免疫原性合併症のリスクの減少などの利点が含まれる場合があります11,12。
体の中で最も長い神経である坐骨神経に直接注入する方法は、ラットの大腿部中央部にある右の坐骨神経を露出させることによって試みられてきました。この方法は、マイクロプロセッサ制御の注入システムを備えたプルドガラスピペットを使用して、総量10μLの色素を1.2μL/minの流量で注入しました1。この実験では、DRGのレベルまで色素の分布が不足していることが示され、その分布は注入部位の周囲にほとんど限られていました。同様に、脊髄神経注射などの他の直接神経注射法も、ラットの適切な注入量と色素分布パターンを評価するために、染料を用いて試みられています。脊髄神経注射には2μLが最適であることが示唆されているが、DRG注射による色素3μLはラットの背根神経節と腹根神経節の両方に分布を示した1。マウスでのDRG注射の量は、ひずみと体のサイズに基づいて1.0μLから1.5μLに最適であると報告されています2,9。
ラット5 およびマウス6 において、ヒトα-シヌクレインの移行における神経損傷または細胞完全性の役割を評価するために、直接迷走神経注射法を用いた。同じ研究者グループによって実施されたこれら 2 つの研究では、頸部の左迷走神経に AAV ベクターを直接注入する簡単な方法が説明されています。ラットでは、この方法には、先端径 60 μm のガラス キャピラリーを使用して、5 μL のハミルトン シリンジで 0.5 μL/分の流速で 2 μL のベクターを注入しました。マウスでは、10 μL NanoFil シリンジ6 に取り付けた 36 G の鈍いスチール製ニードルを使用して、総量 750 nL のベクター溶液を 160 nL/分の流速で注入しました。これらの実験により、導入遺伝子はラットとマウスの橋と中脳の軸索に送達され、発現されることが示されました。同様に、左迷走神経の背側運動核は、導入遺伝子による陽性の免疫反応を示しました。これらの証拠は、直接迷走神経注射法が、細胞形質導入が脳のいくつかの場所に拡張され、迷走神経を介して軸索を投影する遺伝子治療における信頼できる方法である可能性があることを示しています。ただし、これらの方法では、注入忠実度を追跡するための色素の使用については言及されていません。
ここでは、前臨床試験の研究者に大部分適用可能な無毒の追跡染料を使用して左迷走神経に直接注射する方法について説明します。薬物送達に困難を引き起こす可能性のある潜在的な落とし穴と、それらを克服する方法について説明します。これらの状況は、配信が失敗する原因と成功させる方法を示すために、写真で示されています。
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。
以下のプロトコルは、施設の倫理ガイドラインと施設動物管理および使用委員会(IACUC)からの承認に従って実施されます。
1. ハウジングの準備
注:このプロトコルは、少なくとも2か月齢の成体ラット用です。より小さな動物(マウスや若いラットを含む)も可能ですが、推奨されず、かなり難しくなります。
2. 手術用品とスペースの準備
3. 候補薬とトラッキング色素の混合物を調製する
4. 候補薬剤と染料混合物をチューブに装填します。
5.注射針のプライミング
6. 手術のためのラットの準備
7. 候補薬を左迷走神経に直接注入するラット手術を行う(図2、 図3、 図4)
注:この部分では、外科医を補助するために2人目の人が必要になります。
8. ラットの術後ケア
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。
本研究では、6匹の成体ラット(雄3匹、雌3匹)を使用しました。6匹のうち、1匹のラットを複数回注射して、注射部位の周りの色素の拡散を示す失敗注射の状態を示しました図 5A。他のすべてのラットは、 図4B および 図5Bに示すように、滑らかな注射および神経染色を示した。
図1は、注射針とチューブの設定が正しくない場合に、針とチューブの間に色素が漏れた状況を示しています。この実験で使用した1%染料は厚すぎませんが、シールの漏れにより、注射針への染料の通過に失敗しました。この種の問題は、プライミングの過程で簡単に特定できます(ステップ5.2を参照)。この状態を解決するには、針とチューブの間の接続が正しく行われているかどうか...
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。
左迷走神経への直接注射の方法は、ラットの手術後の合併症なしに安全に行うことができます。迷走神経への薬物送達は、自律神経系(ANS)を標的とするために使用できます。これには、練習と中等度から高度の外科的スキルを必要とする特定の重要なステップが含まれます。
この外科的処置には、ラットのバランスの取れた全身麻酔が必要です。外科医は、特に老齢ラットにおいて、より良い回復のために麻酔薬の曝露を制限するために、より短い期間で手術を完了することを目指しています。この方法はまた、注射と術後の回復を成功させるために、一定レベルの無菌手術スキルを持つ訓練を受けた外科医を前提としています。迷走神経の解剖学的位置は、重要な位置に深く座っています13。左迷走神経は左総頸動脈と並んで走っているため、分離および注入時に動脈と神経の両方に損傷を与えるリスクがあります。総頸動脈から神経を正しく分離するには、高度な練習とスキルが必要です。手術中は、針を神経の内側に保ちながら、適切な角度で保持する必要が...
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。
著者NRとXCには利益相反はありません。RMBとSJGは、迷走神経注射によるANSへの遺伝子導入に関連する知的財産の発明者です(米国特許#11,753,655)。SJGとRMBはTaysha Gene Therapiesからロイヤリティ収入を受け取っており、SJGはTaysha Gene Therapiesからコンサルティング収入を得ています。
ラットの手術スペースを手配してくださったUTサウスウェスタンアニマルリソースセンター施設に感謝します。この研究のための資金は、SJGに対してNIH/NINDS R01 NS087175、Hannah's Hope Fund、Taysha Gene Therapiesから提供されました。
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 |
|---|---|---|---|
| 1 mL BD ツベルクリンシリンジ、取り外し可能な25 G x 5/8インチ。針 | ベクトン、ディッキンソン アンド カンパニー | SKU:309626 | 湾曲した針で接続して迷走神経を引っ張り、注射時に保持するために使用されます。 |
| 0.5% ブピバカイン塩酸塩注射 | Hospira | NDC 0409-1162-19 | 局所組織を麻酔するために使用される局所麻酔薬。 |
| 100 mL 0.9% 塩化ナトリウム 灌漑 USP | ステリケア ソリューション | アイテム #6240 | ラットと組織の水分補給に使用される生理食塩水。 |
| 20 ブラント、レトラクターチップ、7.5 mm | Kent Scientific Corporation | Surgi 5018 | 手術時に組織を引き離して保持するために使用されます。 |
| 3 mL BD-Luer-Lok シリンジ、滅菌、シングルユース | Becton, Dickinson and Company | SKU # 309657 | ラットに生理食塩水を注入し、生理食塩水をポリエチレンチューブに充填するために使用されます。 |
| AK-Fluor10% | Akorn | NDC 17478-253-10 | 神経内に見えるフルオレセイン色素。射出忠実度を追跡するために使用されます。 |
| 動物用体重計 | Kent Scientific Corporation | SCL 4000 | ラットの体重測定に使用されます。 |
| アンセル ENCORE ペリー スタイル 42 PF 手術用手袋 | アンセル | ASTM D3577 | 滅菌手袋は、外科医による手術時に使用されます。 |
| 人工涙液軟膏 3.5g | Pivetal | NDC 46066-753-55 | 目の過度の乾燥を防ぐために eyses に使用されます。 |
| ベビーミクスター止血剤 | ファインサイエンスツール | 13013-14 | 時に止血に使用します。25 G x 5/8 インチの針を曲げるためにも使用されます。 |
| BD Intramedic PE チューブ | Becton, Dickinson and Company | 14-170-12A | ハミルトン針および NanoFil 針と接続するための注射セットアップ システムで使用されます。また、注入混合物も保持します。 |
| BD Precison Glide Needle, 25 G x 5/8" | Becton, Dickinson and Company | REF#305122 | ラットに生理食塩水を注入したり、湾曲した針を作るために使用します。 |
| BD Precison グライドニードル、27 G x & frac12;「 | Becton, Dickinson and Company | REF#301629 | BD 皮内チューブに滅菌生理食塩水を充填するために使用されます。 |
| チマーク Accuris "次ページ」可変容量ピペット マイクロ スターター セット 4 つのピペットが含まれています: 10/20/200/1000 &L、プラススタンド | MilliporeSigma | BMSP7700S1 | 滅菌溶液をピペット |
| ベタジン、ポビジンヨウ素 10% | 正直な | 67618015017 | 手術部位の消毒に使用されます。 |
| カルプロフェン注射液 50 mg/mL | Covtrus (6451506845) | SKU 591149 | 、テキサス大学サウスウェスタン医療センターの動物資源センターが提供する 5 mg/kg の用量率で希釈したカルプロフェンを使用しました。 |
| 湾曲した針(カスタムメイド) | Becton, Dickinson and Company | REF#305122 | BD PrecisionGlide 25 G x 5/8 "の針は、止血剤の助けを借りて90度に湾曲しています。針の先端は鈍くします。使用前に滅菌する必要があります。迷走神経を引っ掛けて、分離・注入時に保持するために使用されます。 |
| 顕微鏡Motic | SMZ-171-BLED(ライト付き双眼鏡) | 迷走神経分離時、注射時の解剖学的領域の拡大、注射漏れのチェックに使用します。 | |
| レープシート | Dynarex | Reorder#8122 | 滅菌後のドレープとして使用します。 |
| Dukal コットン チップ アプリケーター、非滅菌 | Dukal | アイテム 9003 | 組織の分離を鈍らせるために使用され、使用前に滅菌する必要があります。 |
| Dumont #7 - ファイン鉗子 | ファインサイエンスツール | 11274-20 | 左迷走神経を総頸動脈から分離するために使用されます。湾曲しているので使いやすいです。 |
| Ethicon PDS II 未染色モノフィラメント縫合糸 - 縫合糸、4/0 18 PDS II CLR MONO PS | Ethicon | VA - Z682G | 創傷の縫合に使用されます。 |
| エチロンナイロン縫合糸ブラックモノフィラメント | Ethicon | 1856G | 非吸収性縫合糸を使用する場合、創傷の縫合に使用されます。また、ネズミの歯を引っ掛けて鼻を鼻円錐の内側に固定するためにも使用されます。 |
| ファイン鉗子 - 鏡面仕上げ | ファインサイエンスツール | 11412-11 | 総頸動脈からの迷走神経の分離時に使用します。これはストレートです。 |
| ファインハサミ - シャープ | ファインサイエンスツール | 14060-09 | 、組織を切断するためのものです。 |
| ハミルトン洗浄液 | ミルトン | HT18311 | 使用後にハミルトンを洗浄するために使用されます。 |
| ハミルトンニードル、27G、スモールハブRNニードル、2インチ、PT3、6/PK | ミルトン | 7762-01BD | Intramedic&tradeの接続に使用されます。PEチューブ。 |
| ハミルトンシリンジ、710RN | ハミルトン | 7638-01 | 走神経注射時に薬剤を保持するために使用します。 |
| インスリンシリンジ | EXEL INT、コンフォートポイント | REF 26027 | カルプロフェンと局所麻酔薬の注射に使用されます。 |
| リドカイン 2% 注射 | Covetrus | Reorder#002468 | ブピバカインと混合して切開部位に注射するために使用されます。 |
| Luxol Fast Blue MBSN | Acros Organics | 212170250 | 神経内に目に見える染料で、注射混合物が見えるように薬物と混合するために使用されます。 |
| ガラスビーズ付きマイクロビーズ滅菌器 | ファインサイエンスツール | 項目番号18090-46 | ラット手術の間に手術器具を滅菌するために使用されます。 |
| ナノフィル針-NF35BV-2 | ワールドプレシジョンインストゥルメントNC9708956 | 走神経内に薬剤と染料の混合物を注入するために使用されます。 | |
| 縫合糸カッター付きOlsen-Hegar針ホルダー | 科学ツール | 12002-12 | 合に使用されます。 |
| パラフィルム M ラボラッピング フィルム、4 インチ x 125 フィート、1 箱あたり 1 ロール、12 カウント | Honestmed | PM#996 | された 5 uL の薬物色素混合物を><><保持するために使用されます。 |
| PDI アルコール準備パッド | Honestmed | NDC 10819-3914-2 | 手術部位の消毒に使用されます。 |
| プレミアムケア滅菌タイプVIIガーゼスポンジ、8層、2インチx 2インチ | Dukal | Item C5119 | 時にラットの首の下のクションとして使用されます。 |
| プレス」n シール クリング フィルム | 手術 | 時にラットをドレープのように覆うために使用されます。 | |
| ラットレトラクターセット | Kent Scientific Corporation | Surgi 5002 | 走神経を頸動脈から分離しやすいように切開部を開いたままにするために使用されます。 |
| ライトテンプ・ジュニア | ケントサイエンティフィックコーポレーション | 20.3cm×長さ25.4cm(幅8インチ×長さ10インチ)は、ネズミを暖かく保つために使用されます。 | |
| S&(ス&)T鉗子 - SuperGrip Tips | Fine Science Tools | 00632-11 | 縫合時に使用し、組織を損傷することなく保持します。 |
| S&(ス&)T縫合糸を結ぶ鉗子 | の精密な科学の道具 | 00272-13 | 合糸を締めるために使用されます。 |
| メスの刃 #15 | ファインサイエンスツール | 10015-00 | 腹側の皮膚を切開するために使用されます。 |
| メスのハンドル-#7 | ファインサイエンスツール | 10007-12 | メスの刃を保持するために使用します。 |
| シリンジポンプ | KDサイエンティフィック | 78-81-8052GL& | nbsp;シリアル #D107034、モデル#LEGATO-180は、プログラムの下で少量の混合物をポンプで送ることができるプログラム可能なポンプです。 |
| TipOne フィルター チップ リフィル スターター システム | USA Scientific | Item #1120-3510 | 薬剤と染料の混合物をピペットでピペットで使用する。 |
| イソフルラン用気化器、漏斗充填 | Kent Scientific Corporation | Vetflow 1231 | ラットの麻酔に使用されます。 |
| Vetbond Tissue Adhesives | 3M Science Applied to Life | ID B00016067 | 縫合が完璧でない場合、切り傷部位の組織を密閉するために使用されます。 |
| Wahl BravMini+ プロフェッショナル コードレス バリカン キット | Kent Scientific Corporation | CL7300-キット | ラットの毛を切るために使用されます。 |
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。