この研究は、成体ラットの網膜および視神経に治療薬を送達するための方法論を示しています。さらに、成体ラットの視神経と網膜のトップダウンの一括コレクションに対して、独自の組織賦活化法が導入されています。
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この研究は、成体ラットの網膜および視神経に治療薬を送達するための方法論を示しています。さらに、成体ラットの視神経と網膜のトップダウンの一括コレクションに対して、独自の組織賦活化法が導入されています。
網膜や視神経を含む眼の後部への治療送達は、血液脳関門と血液網膜関門の存在によって複雑になります。ラットなどの小動物モデルは、さまざまな眼の病状を研究するために利用されています。後眼への治療送達は困難ですが、眼疾患の治療にはそれを達成することが不可欠であり、その多くは翻訳関連性について小動物モデルでの検証が必要です。したがって、2つの後方治療送達技術が提示されます:硝子体内注射(IVI)と成体ラットで使用するための球後注射(RBI)。さらに、眼と視神経を一括して除去する方法が、さまざまな組織学的および分子分析技術に導入されています。解剖プロトコルは、網膜および視神経組織への死後の損傷を最小限に抑えながら、神経視覚系の完全な観察を可能にします。治療用シクロスポリンの網膜および視神経への送達に成功し、IVIとRBIの両方を使用して注射の24時間後に検出可能な濃度が観察されました。さらに、網膜と神経のサンプルをまとめて抽出し、眼全体の組織学的組織分析に成功し、網膜とより広範な神経視覚系の包括的な観察を容易にしました。
網膜および視神経に治療薬を送達することは、眼の複雑な解剖学的構造1,2、特に血液網膜関門(BRB)3,4,5の存在のために非常に困難である。BRBは、網膜を全身循環の侵入から保護するのに役立ちますが、全身の治療循環はBRBによってしばしばブロックされるため、治療的投与の挑戦的な相手です6,7。小さな親油性分子はBRBを介して容易に拡散できますが、大きくて親水性の分子は網膜へのアクセスを得るのが困難です6。硝子体内注射(IVI)および眼球後注射(RBI)は、眼組織への薬物の送達を可能にし、BRBによって課せられる制限を克服する。IVIは、治療薬を眼の内部環境に投与することにより、有望な妥協点として機能します8,9。この方法では、薬物が硝子体を横切ってBRBを迂回し、視神経7に到達するために網膜と脈絡膜を介して拡散することが必要である。打点は、眼球後腔10に眼球の後ろに送達されます。治療薬は、球後腔の組織や腺を介した拡散によって送達され、網膜に直接入ることなく視神経や周囲の構造に影響を与えるため、BRBの完全性が維持されます。硝子体内注射と眼球後注射の両方で、薬物を直接または間接的に眼に送達することにより、治療薬の局所濃度を高めることができ、局所投与または全身投与(経口または静脈内)と比較してその有効性を高めることができます2。これは、多くの眼疾患に見られるように、迅速な作用や高い効力を必要とする治療にとって特に重要です。また、標的を絞った送達は、薬物への体の残りの部分の曝露を制限するため、オフターゲット効果のリスクが軽減され、薬物が局所、経口、または静脈内投与されるときに発生する可能性のある潜在的な副作用を最小限に抑えるのに役立つ11。
結膜下注射、後眼下注射、網膜下注射など、他の眼周囲注射には、それぞれの利点と限界があります2,5。後部テノンサブノン注射は、高濃度の薬物を眼組織に送達することが観察されています。ただし、テノン下管注入は眼窩血管5,12よりも強膜に近いです。対照的に、RBIは、治療薬を後テノンまたは結膜下13よりも視神経に近づけます。これは、視神経の病状が他の眼周囲注射タイプよりもRBI送達治療を好むことを意味する可能性があります。テノン後部注射には、斜視、前立腺、眼圧上昇などのリスクが伴います5。眼圧の上昇は、IVI、結膜下、および網膜下注射でも報告されている危険因子です2。これらの注射タイプは、所望の治療効果を達成するために、しばしば反復投与を必要とする2。網膜下注射、結膜下注射、およびIVIに関連する他の危険因子には、白内障形成、網膜出血、網膜剥離、および炎症2が含まれます。これらのIVI、網膜下注射、および結膜下注射は、眼内注射であるため、RBI 注射よりも侵襲的です2。RBIは、針を直接眼球に入力することなく、治療薬を球後腔に配置するため、侵襲性が低いと考えられる場合があります。局所投与などの他の低侵襲治療送達戦略は、十分な薬物送達には不十分であり、眼表面に保持される薬物は5%未満である2,5。
IVIは、治療薬を眼の後部に直接送達する能力のために使用される、前臨床モデルにおける著名な技術です。IVIは、薬物を硝子体液に直接送達するため、局所治療に適した送達技術となっています14。IVI技術は、治療薬が網膜への薬物浸透に対する一般的な障害である血液網膜関門を迂回することを可能にする14。IVIは炎症や眼の構造の損傷の機会をもたらすため、手順を細心の注意を払って遵守する必要があります14。網膜剥離と白内障の形成を最小限に抑えるために、Chiuらは、水晶体、網膜、眼筋、および血管15を避けて、扁平部のレベルでの45度の斜角挿入と注入を強調するIVIアプローチについて説明しています。この技術では、30Gの針が治療送達15のために鼻強膜に挿入される。IVIは、その侵襲性により、依然としてリスクと関連しています。潜在的なリスクには、網膜剥離、白内障形成、眼内炎、または出血が含まれます16。IVI技術の侵襲性は、Ikjong Parkらが行ったブタの眼に関する実験で示されているように、眼圧も増加させます16。この研究では、針の挿入と輸液注入のさまざまな段階での眼圧の変化が示されています。彼らは、処置中の眼圧の大幅な変動を報告しています16。
RBIは、げっ歯類への治療送達の手段として、以前の研究で成功裏に利用されています。そのような研究の1つは、RBI17を介して投与されるさまざまなプロスタグランジン類似体の効果を比較しました。アルビノラットに、0.1mLの注射液の26G針を下円蓋の外側領域に45度の角度で挿入した打点を与えた17。この研究で使用されたプロトコルは、ラットがクロラレヒドレート18の腹腔内(IP)注射によって麻酔された以前に説明した方法から適応されました。ラットで行われた別の研究では、局所点眼薬と球後注射を比較しました19。ラットは、ケタミン/キシラジンのIP注射によって麻酔され、打点は30G針19を介して与えられた。以前に議論された鎮静法とは対照的に、眼窩脂肪に対するRBIの影響を観察した1つの研究では、RBI20の前にラットを鎮静するために吸入イソフルランを使用しました。これらの研究は、どのような麻酔薬と針の仕様が成功するかについての洞察を提供しますが、処置中の動物の位置決めと取り扱いについては説明されていません。
マウスを用いた様々な研究でも、治療送達方法の打点が認められています。ある研究では、ネフローゼ症候群の誘発に成功したために、RBIと側尾静脈注射を比較しました21。2番目の研究では、心臓画像診断のための造影剤の投与における同じ2つの注射技術も比較されました22。マウスを吸入イソフルランで麻酔し、眼の内側に注射した22。どちらの研究も、以前に書かれたプロトコルからRBI法を適応させました。このプロトコルでは、注射を後眼窩と名付けましたが、注射位置を眼球後腔と説明していることに注意することが重要です。このプロトコルの著者らは、好ましい鎮静法として吸入イソフルランを利用し、マウスの迅速な活性化および回復時間に注目した23。打点については、眼の周りの皮膚に圧力を加えることにより、眼が眼窩から部分的に突出していた23。次いで、針を内側眼砦面下方に30度の角度で導入し、眼の基部23に達するまで挿入した。動物に圧力をかけるときは、偶発的な血流の閉塞や気管の虚脱が発生する可能性があるため、注意が必要です23。また、インジェクターは挿入時に針先が見えないため、眼を損傷するリスクがあります。23 治療投与時に眼に損傷を与えることは、この実験では重大なリスクであり、追加の損傷を引き起こすことは研究の結果を直接損なうためです。また、前述の位置決めおよび取り扱い技術がマウスで実施され、ラットへの適用性に関するコメントが含まれていなかったことにも留意しなければならない。
視神経と網膜の除去が試みられた多くの方法があります。そのような方法の1つは、視神経と眼を一括して除去し、無傷の視交叉を保存することを探求した24。この方法は、個々の目と視神経も一括除去のために保存されているため、現在の研究に最も匹敵します。ただし、視交叉は分離しています。この手順では、手順が複雑なため、注意を払うことが最も重要になります。現在の方法では、尾側頭蓋骨 から 解剖を開始し、視神経への損傷を制限し、神経全体が無傷のままでいることができるようにアクセスを提供するために、吻側で作業します。さらに、神経を無傷で眼に付着させておくことは、神経の各部分への損傷が異なる病理学的観察に対応する可能性があるため、埋め込みプロセスにとって重要である24。視神経の向きは、視神経がどのように埋め込まれているかによってさまざまな断面が可能になるため、考慮することが重要です。これは組織学的分析にとって重要である可能性があります。
Small Animal Laboratory Ophthalmic Operating Table(SALOOT、眼科手術プラットフォーム)として知られるカスタムメイドのデバイスは、麻酔を提供し、眼科治療注射のために動物を安定した位置に保持するための一連の3Dプリント材料で構成されています。SALOOTの設計により、眼科手術のための頭部と眼の構造の安定性が可能になり、手術のスピードと再現性が向上し、ガス麻酔の送達や呼気微粒子の除去が可能になります。SALOOTは、ラットの体を保持するための凹面の縮小を特徴とする3次元プリントブロックで、動物の頭部をイソフルラン入口のあるノーズコーンに保持するために、前面の狭い領域があります。ノーズコーンの下には小さなリザーバーと排気口があります。以下の方法は、治療用眼球送達および正確な眼組織回収のために開発されました。これらは眼の外傷後の組織を研究するために設計されているため、所見の混乱した解釈を避けるために、外傷、注射、治療、および解剖の影響を描写することが重要です。
この記事では、成体ラットで使用するための2つの眼科治療用注射法、硝子体内注射と球後注射について説明します。さらに、成体ラットから無傷の視神経および網膜を一括して除去するための組織賦活化方法が提示されている。これらの技術により、誘発された病状と治療の眼および眼周囲への影響の調査が可能になります。
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すべての実験は、眼科および視覚研究における動物の使用に関するARVO声明に従って実施され、オハイオ州立大学の施設動物管理および使用委員会によって承認されました。この研究では、体重~200g、生後約2ヶ月の雄のSprague Dawleyラットを用いた25。試薬および使用した機器の詳細は 、材料表に記載されています。
1. 硝子体内注射(IVI)
2.球後バー注射(RBI)
3. 眼組織分離解剖
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予備的なパイロット実験は、RBIとIVIの両方に対して針の配置とサイズを最適化するために、注射染料(Evans Blue染料)とタトゥーインク(図2B)を使用して死体動物で行われました。タトゥーインクは非希釈であり、その後、エバンスブルーパウダーをPBSに混合して、液体が不透明になるまで使用しました。理想的なRBIは、眼窩の裏側が感じられるまで、眼窩下部縁に沿って6時と7時の中間の角度で挿入された28Gの針を特徴とすると結論付けました。これにより、視神経に穴を開けることなく、神経に近い眼窩の後ろに染料が送達されました。同様に、このパイロット死体染料の試験に続いてIVI注射が行われましたが、タトゥーインクが33G針と併用すると粘性が高すぎたため、エバンスブルー染料のみが使用されました。注射プロトコルが決定されると、概念実証のin vivo治療研究が、200g(n = 18)の雄の色素沈着Long-Evansラットを用いて行われました。さらに、光適応閃光視覚誘発電位(fVEP)を雄のLong-Evansラット(n = 2)を用いて実施し、RBIの安全性を決定しまし...
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網膜と視神経に治療薬を送達することに関連する複雑な課題は、主にBRBによってもたらされる不透過性の障壁によるもので、この研究の重要性を強調しています3,4。IVIおよびRBI技術の探求は、これらの障害を克服するための革新的なアプローチを強調するだけでなく、眼科医療と治療法開発に対するより広範な影響も強調します。これらの知見は、IVIとRBIの両方が、罹患した眼組織に直接治療薬の標的を絞った送達を促進できることを示しています。この標的を絞ったアプローチは、全身または局所投与経路2,11では達成できないことが多い治療濃度を達成するために不可欠であり、それによってさまざまな眼疾患の治療の有効性を高めます。
これらの注射技術の比較分析は、それらのユニークな利点を明らかにします:IVIは硝子体...
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著者らは、この研究は、潜在的な利益相反と解釈される可能性のある商業的または金銭的関係がない状態で実施されたと宣言します。
この研究は、米国国防総省ビジョン研究プログラム賞W81XWH-15-1-0074およびW81XWH-22-1-0989によって部分的に資金提供されました。ここに含まれる意見または主張は、著者の個人的な見解であり、公式のものとして解釈されるべきではなく、陸軍省または国防総省の見解を反映しているものとして解釈されるべきではありません。この研究助成金は、Prevent Blindness Young Investigator Student Fellowship Award for Females Scholars in Vision Researchのオハイオ支部によって部分的に支援されました。ロス財団からのご支援に感謝いたします。サービスは、P30EY032857の下でOSUビジョンサイエンスリサーチコアプログラムで行われました。オハイオ州立大学研究所および動物資源(ULAR)に感謝します。さらに、Reillyの学部生ラボのメンバーであるMichelle Mosko、Emma Lally、Sam Duckworth、Eve Howardに感謝します。また、SALOOTのデザインに貢献してくれたキム・ボンス氏、エリザベス・アーバンスキー氏、ライアン・ウェッブ氏にも感謝します。図 1、図 2A、および図 3 は BioRender.com を使用して作成されました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アナキンラ 100 mg/0.67 mL | Sobi | NDC: 66658-0234-07 | |
| アンチパメゾール塩酸塩 (アンチセダン) 5.0 mg/mL | ゾエティス | ナダ #141-033 |107204-8 | |
| 菌性塩化ナトリウム (0.9%) | スピラ株式会社 | NDC:0409-1966-02 | |
| ライオチューブ | VWR | 76417-258 | https://us.vwr.com/store/product?keyword=76417-258 |
| 湾曲した鉗子 | フィッシャーサイエンティフィック | 08-953F | |
| シクロスポリン注射 250 mg/mL | ペリゴ | NDC: 00574-0866-10 | |
| シクロスポリン局所、0.05% (Restasis) | AbbVie (Vizient) | NDC: 00023-9163-30 | |
| Cyotube キャップ | Thermo Scientific | 3471BLK | https://www.fishersci.com/shop/products/screw-cap-microcentrifuge-tube-caps/14755237?searchHijack=true&searchTerm= スクリューキャップ マイクロ遠心分離機チューブキャップ&searchType=Rapid& matchedCatNo=14755237 |
| Evans Blue | シグマ・アルドリッチ | E2129-10G | |
| アイ スピアーズ | フィッシャー サイエンティフィック | NC0972725 | https://www.fishersci.com/shop/products/ultracell-pva-eye-spears-100-p/NC0972725 |
| 細い鉗子 | フィッシャーサイエンティフィック | 08-953E | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-dissecting-jewelers-microforceps-2/08953E?gclid=Cj0KCQiAkJO8BhCGARIsAM kswyiER9Kanmi3ZMgoXTr82Zg3 g44m1Q6WLftkYfb36hC7pbkwR hVAy3MaAqkLEALw_wcB&ef_id =Cj0KCQiAkJO8BhCGARIsAMks wyiER9Kanmi3ZMgoXTr82Zg3g4 4m1Q6WLftkYfb36hC7pbkwRhV Ay3MaAqkLEALw_wcB:G:s&ppc _id=PLA_goog_2086145680_81 843405274_08953E__38624700 1354_6556597232892883360& ev_chn=shop&s_kwcid=AL!4428 !3!386247001354!!!g!827721591 040!&gad_source=1 |
| 歯付き細かい眼科用鉗子 | フィッシャーサイエンティフィ | 50-253-8287 | https://www.fishersci.com/shop/products/bonn-suturing-forceps-7-5-cm/502538287 |
| フラットスパチュラ | フィッシャーサイエンティフィック | 14-375-100 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-spoonula-lab-spoon/1437510#?keyword= |
| ホットビーズ滅菌器 | ファインサイエンスツール | 18000-45 | https://www.finescience.com/en-US/Products/Instrument-Care-Accessories/Sterilization/Hot-Bead-Sterilizers |
| ヒプロメロース0.3%(ジェンティール涙重度ドライアイジェル) | コンラボラトリーズ株式会社 | https://www.amazon.com/GenTeal-Tears-Lubricant-Ointment-Night-Time/dp/B01IN5G1L0/ref=sr_1_4?dib=eyJ2IjoiMSJ9.DxYpqjIIBNO TVuPo7jln5xeGazA_YFg0cbt3 kCyC-0ouZARw5qIHYvCM7vB R_vO30OWUEXDZhQmQfLQ9 ySld4mujpzrWjxbsEXLBs5JPhjZ eUPgPY0sHoJA46f9EYULdxiTu BQy5fVA2OB20RV09mbdW8hX 6j8 bXIYTZljPGMo5_GMq9jnJo8<- br/> 3iR35c1THxEiEH2FsvSx7VXup- QK9uCkWwAYrw2v3tyLUCq2JT APPF34nsYqGnSASMgOARU_ 2lVz-kIy-QUEYHGOoIimIWwBY htz33RkFrq7YjtnC2uDbImNiudG zWJv-uUhmJngYjbBGbeWE0VX 7CGPkEokUZrCQ8AI2HeXjSMph gPhMbK88RcHJ63AyH0TiBtS2k1 Xceh-CD26_prJSNxF6Mv5-jgGf9 iLmXvVtKkkSwc-5uYLk7gZHaFC Yj73F_imbmeHYr.4vfu7h4m4Jlfy- qiqmgeAnDHlJTGYV22HJ2w_xD ir0k&dib_tag=se&キーワード=Gent eal+gel&qid=1736793609&SR = 8-4 | |
| ジラスト&NBSP; | Millipore Sigma | I0157-10MG | |
| インスリン シリンジ 0.5 mL、28 ゲージのマイクロファイン IV 針付き | Becton, Dickinson and Company (BD) | 14-826-79 | |
| イソフルラン | コベトルス | NDC: 11695-6777-2 | |
| ケタミン | コベトラス | NDC:11695-0703-1 | |
| ングエバンスラット | チャールズリバーラボラトリーズインターナショナル株式会社 | https://www.criver.com/products-services/find-model/long-evans-rat?region=3611 | |
| メイヨーズはさみ | 電子顕微鏡科学 | 72968-03 | |
| 中型マイクロハサミ | Amazon | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/z168866#product-documentation | |
| ミディアムストレート止血剤またはニードルドライバー | シグマ・アルドリッチ | Z168866-1EA | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/z168866#product-documentation |
| 針 33 G、長さ 10 mm、角度 15 度のスタイル 4 チップ付き。 | ハミルトン | 7803-05 | |
| パラホルムアルデヒド 4 (4% PFA) | サーモフィッシャー | J61899です。AK | |
| ペトリ皿 | ミリポア シグマ | P5606-400EA | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/p5606?utm_source=google&utm_medium= CPC&utm_campaign=8674694095 &utm_content=105162454052& gad_source=1&gclid=Cj0KCQiA kJO8BhCGARIsAMkswygXXfgY ABr7EfLtf4tvuLS0E8A4SxX4XM NJQDaI80Yi4FO-iahCsPcaAp9E EALw_wcB |
| 酸緩衝生理食塩水(PBS) | Sigma-Aldrich | P3813-10PAK | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/p3813 |
| ポビドンヨウ素(ベタジン)5% | コンラボラトリーズ株式会社 | NDC:0065-0411-30 | |
| ーカーモデル3500 | VWR | 89032-092 | |
| 小さなアイリスハサミ | シグマ・アルドリッチ | Z265977-1EA | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/z265977& |
| 小さなマイクロハサミ | フィッシャーサイエンティフィ | 17-456-004 | https://www.fishersci.com/shop/products/self-opening-scissors-2/17456004?keyword=true |
| Sprague Dawley Rat | Charles River Laboratories International, Inc. | SAS 400 | https://emodels.criver.com/product/400 |
| スクロース | ミリポアシグマ | 57-50-1 | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/substance/sucrose3423057501 |
| シリンジ10&マイクロ;L (モデル 701 RN) | ハミルトン | 80330 | |
| タトゥー インク (インテンゼ タトゥー インク トゥルー ブラック 1 オンス) | アマゾン | https://www.amazon.com/Intenze-Tattoo-Ink-True-Black/dp/B01GW747L2 | |
| タウロウルソデオキシコール酸 (TUDCA) | Milipore Sigma | 580549-1GM | |
| トラカイン塩酸塩点眼液 0.5% | Bausch &株式会社ロム | NDC: 68682-920-64 | |
| キシラジン (Rompun) 100 mg/mL | デクラ | NADA #047-956 | |
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