우리는 마우스 태아에 bioactive 대리인의 intratracheal 관리에 대한 새로운 수술 방법을 개발했습니다. 배달 경로는 일반적으로 사용되는 내부 - 양수 주입보다 태아 마우스 폐를 타겟으로 더 효율적입니다. 이 절차는 마우스 모델에서 설명되지 않은 날짜로되어 있습니다.
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방법 논문
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우리는 마우스 태아에 bioactive 대리인의 intratracheal 관리에 대한 새로운 수술 방법을 개발했습니다. 배달 경로는 일반적으로 사용되는 내부 - 양수 주입보다 태아 마우스 폐를 타겟으로 더 효율적입니다. 이 절차는 마우스 모델에서 설명되지 않은 날짜로되어 있습니다.
세포, 유전자 또는 pharmacologic 요원이 태아 폐 배달 유전자와 획득 질병의 다양한 새로운 치료 전략을위한 기반을 제공 할 수 있습니다. 이외에도 단기 유전자 발현이나 약리 개입이 치료 효과를 달성하기에 충분한 전달 유전자, 여러 가지 비 상속 perinatal 조건의 장기 표현에 대한 요구가있는 선천성 또는 상속 이상에서이에 대한 미래의 징후로 간주됩니다 접근 방식의 종류. 단기 태아 치료의 응용 프로그램에 대한 후보 질병은 신생아 호흡 곤란 증후군의 1,2 또는 신생아 폐 3 hyperoxic 부상의 원인이 계면 활성제 단백질 B의 과도 신생아 결핍이 될 수 있습니다. 영구 치료 교정하기위한 후보 질병은 낭포 성 섬유증 (CF) 4, 계면 활성제의 결함 5 α1-antitrypsin 결핍증 (6)의 유전자 변형입니다. <P 클래스는 = "jove_content"> 일반적으로, 태아 유전자 치료의 중요한 장점은 따라서 개인에 치유 할 수없는 손상을 방지, 환자의 임상 발현 이전에 또는 초기 개발에 치료 개입을 시작하는 능력입니다. 태아에 더 효율적인 유전자 나 줄기 세포 전송을 허용 할 수 성인 기관, 비교 또한, 태아 기관은 증가 세포 증식 속도를 갖추고 있습니다. 또한, 자궁 유전자 전달에 개인의 면역 체계가 완전히 성숙하지 않을 때 수행됩니다. 따라서, 올바른 버전이 아닌 기능이나 결석 단백질의 heterologous 셀이나 보완의 이식은 최근 세포와 유전자를 모두 치료 7의 경우로 입증 된 셀, 벡터 또는 transgene 제품에 면역 sensitization을 야기해서는 안됩니다 .
본 연구에서, 우리는 직접 마우스 m의 태아 기관을 타겟팅 할 가능성을 조사odel. 이 절차는 토끼와 양 팔, 심지어는 임상 설정 9에서와 같이 큰 동물 모델에서 사용하지만, 마우스 모델에서 이전에 수행되지 날짜로되어 있습니다. 등 CF와 같은 유전 질환에 대한 태아 유전자 치료의 가능성을 연구 할 때 마우스 모델 때문에 다른 유전자 변형 마우스 변종, 잘 문서화 embryogenesis와 태아 개발, 덜 엄격한의 넓은 가용성의 증명 개념 첫째로 매우 유용합니다 윤리 규정, 짧은 회임과 대형 쓰레기 크기입니다.
다른 액세스 경로가 간 양수 주입 10-12, 난황 주머니 선박 15,16 또는 배꼽 정맥 17로 (초음파 - 가이드) intrapulmonary 주입 13,14 및 정맥 주사 관리를 포함하여 태아 쥐 폐를 타겟으로 설명되어 있습니다. 우리 소설 수술은 직접 수있는 태아 마우스 기관으로 선택하는 에이전트를 주입 연구자 수기존의 기술 18보다기도에 더 효율적 제공을위한.
1. 원하는 임신 스테이지을 구하는 마우스의 결합
시간 친구 임신 NMRI 마우스를 그들 수술시 임신 18일 (E18) (총 회임 E19.5) 것을. 이전 수술과 이후 그들은 상온 물과 음식을 무료로 이용할 수있는 일반적인 일광에서 필터 상단 케이지에 자리 잡고 있습니다.
2. 태아 Intratracheal (IT) 주입 (그림 1)
3. 태아 간 양수 (IA) 사출
4. 양념을 넣은 태아의 평가 및 크로스 육성
5. 대표 결과
실험의 전체 체계는 Figur에 묘사되어 있습니다E 2.
intratracheal 분사에 대한 최적의 볼륨의 결정
IT 분사에 대한 최적의 볼륨을 결정하기 위해, 우리는 경험적으로 10 일부터 이르기까지 다양한 볼륨, 20 ~ 30 μl (n은 = 3/volume)을 선택했습니다. 쉽게 감지를 들어, 100 nm의를 파악한 붉은 색 형광 분자를 (fluospheres, 분자 프로브, 라이덴, 네덜란드) 삽입하기로 결정했습니다. E18 오래된 태아의 IT 주입 후, 폐 ° C, 6 μm는 냉동 섹션이 만들어 4에 밤새 4 % paraformaldehyde에 고정, 24 시간 후에 수확했다. 핵 및 고를 필라멘트는 Hoechst 33258 (시그마 - 알드리치, Bornem, 벨기에)와 알렉사 형석 488 phalloidin (Invitrogen, Merelbeke, 벨기에) 각각 실온에서 20 분에 물들했다. 공 촛점 이미지는 칼 Zeiss의 LaserSharp2000.6 소프트웨어와 함께 Biorad 래디언스 2100 공 촛점 현미경을 사용하여 만들어졌다. 상대 형광 (파란색 형광 대표 fluospheres과 핵 stainin에 붉은 색의 비율각각 g는) ImageJ 온라인 소프트웨어를 (그림 3)를 사용하여 정량되었다. 태아 수술시, 역류가 주입 유체의 초과를 나타내는 30 μl를 주입 한 후 검출되었지만 상대적 형광 (분산 분석을 측정하여 정량으로, 30 μl은 폐 실질 조직에서 형광 신호의 최고 금액을했다 , 학생의 t-테스트를 사용하여 각 쌍에 대한 비교 * P <0.05, *** P <0.001).
gastro - 창자 폐 조직과 biodistribution에 fluospheres의 양적 평가
다음, 우리는 IA 사출 비해 IT 후 태아 마우스 폐를 타겟팅의 효율성을 비교 싶었어요. 이렇게하려면 fluospheres의 30 μl은 E18 임신 NMRI 마우스 (N = 5 당 그룹)의 IT 또는 IA 주입 중 후 태아 마우스 폐에 전달했다. IT 분사는 IA에 비해 태아 폐에 fluospheres의 상당히 높은 전송 결과. 경로 (1.43 ± 0.56과 0.05 ± 0.02 상대 형광 (각각 Hoechst에 fluospheres의 비율, 분산 분석, 학생의 t-테스트, *** P <0.001) (도 4 AC). 치료 제어 태아는 형광등의 정상화를 위해 사용되었습니다 배경은 신호. gastro - 창자의 IT와 IA 주입 동물 (그림 4 D) 모두에 긍정적이었다. 더 붉은 형광 치료 태아에서 다른 조직이나 대조군 동물 (데이터가 게재되지 않음)에서 관찰되지 않았습니다.
태아 폐에 rAAV2/6.2 매개 유전자 전달에 따라 intratracheal 및 간 양수 주입의 비교
형광 분자를 주입하여 모두 전달 방법을 비교 한 후, 우리는 IT 및 IA 주입은 rAAV 벡터를 사용한 후 바이러스 전달 및 후속 유전자 발현의 효율성을 평가 싶었어요. rAAV2/6.2 인코딩 반딧불 루시 페라 제 (fLuc) (3x10 10 GC / 태아)닭 β-고를 (CBA) 발기인의 통제하에 E18에서 태아 NMRI 마우스에 IT (n은 = 8) 또는 IA (N = 6) 주입되었다. 제왕 섹션 새끼를 살아남은, 육성은 비 침습적 bioluminescence 이미징 (BLI)에 의해 다음과 시대의 일주 (그림 5)에서 fLuc 활동 (광자 / 초, P / S)에 대한 모니터링 된 후. IT 그룹의 총 광자 플럭스는 IA 그룹과 대조군에서보다 훨씬 높았 (분산 분석, 학생의 t-테스트를 사용하여 각 쌍에 대한 비교 * P <0.05). IA 그룹의 평균 BLI 신호는 부정적인 컨트롤 그룹에서보다 훨씬 더 높은 아니 었습니다.
정확하고 잘못된 태아 intratracheal 분사 사이의 구별
정확하고 incorrectI.T 사이의 구분. 주입은 여러 수준에서 평가 될 수있다. 수술 시간 시점에서, 태아 기관에 분사 동안, 저항은 발견되지 않습니다 때 needl전자는 기관에 위치된다. paratracheal 공간에 주입 할 때 그러나, 더 높은 저항을 알게 될 것입니다. 태아는 반투명이므로 둘째, 제왕 섹션에서,이 폐, 눈에 보이는 염료 (예 : 중국어 잉크, 형광 분자)의 후속 존재를 볼 수 있습니다. 올바른 주사를 평가하는 마지막 옵션은 광학 이미징 더 구체적으로 bioluminescence 이미징입니다. BLI는 리포터 유전자 반딧불의 루시 페라 제의 비 invasively 후속 유전자 발현에 우아한 시스템이지만, 공간 해상도와 해부학 정보는 한정되어 있습니다. 자기 공명 영상 (MRI)는 높은 해상도, 자세한 해부학 적 정보를 포함하는 단층 이미지를 제공합니다. 따라서 우리는 깊은 해부학 구조 (내부 기관)의 시각화와 표면 BLI 신호를 결합 오버레이 이미지를 얻기 위해 MRI와 BLI의 조합을 조사했습니다. 우리의 목적은 지역의 생체 정보에 대한 자세한 확보하는 것이 었습니다잘못된 IT 분사에서 올바른를 구별 할 수 있도록 유전자 표현의 ization.
결합 BL-MR 이미지는 세 후 일주일 (그림 6)에 rAAV2/6.2 CBA-fLuc와 CBA-LacZnls (3x10 각 10 벡터, N = 10 GC / 태아)와 IT를 주입 여러 동물에 인수했다. BL 영상은 목과 가슴 지역에서 나오는 신호를 밝혔다. BLI에 위치한 루시 페라 제 유전자 올바른 주사 (그림 6)에 따라 폐 지역에 표현하지만, 잘못된 주사 (그림 6 B) 후 목 복부 지역 인치와 MRI의 공동 등록 X-여자의 착색에 의한 조직 학적 분석은 생체 공동 등록을 확인했다.
intratracheal 및 간 양수 주입 후 생존

1 그림. E18 태아 쥐 Intratracheal 주사가 있습니다.이 그림에서 태아 IT 분사에 대한 수술의 주요 단계는 그려져있다. 첫 번째 단계에서 한 자궁 뿔이 exteriorized 있습니다. 다음 단계에서, 지갑 문자열 봉합은 자궁 벽을 통해 전달하고 지역의 태아 막의은 (양수 막과 정수리 난황 주머니) 여기서 나중에 태아 머리에를 통해 노출됩니다. 다음으로 태아의 머리와 목은 태아 머리가 턱 사이에 두 개의 집게에 5-0 polyglactin 910 봉합사에 의해 hyperextension에 보관되어있는 따라 hysterotomy을 통해 exteriorized 있습니다. 입체 줌 현미경 아래에서 (X10 배율) 태아 기관은 수직 목 incis을 만들어 시각화입니다샤프하고 무딘 절개를 사용하여 이온. 마지막 단계에서 물질의 30 μl의 총 볼륨은 스테레오 줌 현미경을 통해 직접 비전 아래의 기관에 주입되어 있습니다.

그림 2. 실험의 일반 개요.

그림 3. intratracheal 분사에 대한 최적의 볼륨의 결정. IT 분사에 대한 최적의 볼륨을 확인하려면은, 10, 붉은 fluospheres의 20 ~ 30 μl (n은 = 3/volume은) 100 nm의은 E18 오래된 태아에 투여 파악한과 폐는 24 시간을 수확했다 나중에. 핵 및 고를 필라멘트는 각각 Hoechst 33258와 알렉사 형석 488 phalloidin 물들했다. 상대 형광 (fluosph을 대표하는 파란색 형광에 붉은 색의 비율각각 당신이 그렇게 행동 및 핵 염색)는 ImageJ 온라인 소프트웨어를 사용하여 정량되었다. 평균 ± SD, 분산 분석, 학생의 t-테스트를 사용하여 각 쌍에 대한 비교 * P <0.05, *** P <0.001.

4 그림. gastro - 창자 폐 조직과 biodistribution에 fluospheres의 양적 평가는. 붉은 fluospheres의 30 μl이 (가) IT 또는 E18 임신 NMRI 마우스의 (b)는 IA 주입 타겟팅의 효율성을 비교하기 후 태아 마우스 폐에 전달했다 태아 마우스 폐. 치료 제어 태아는 형광 배경 신호의 정상화를 위해 사용되었습니다. 핵 및 고를 필라멘트는 각각, Hoechst 33258와 알렉사 형석 488 phalloidin 물들되었습니다. (C) 파란색 형광에 대한 상대 형광은 (적색의 비율 fluosp을 대표하는각각 heres 및 핵 염색)는 ImageJ 온라인 소프트웨어를 사용하여 정량되었다. (D) gastro - 창자의 IT와 IA 주입 동물 모두에 긍정적이었다. 평균 ± SD, 분산 분석, 학생의 t-테스트, *** P <0.001. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .

그림 5. 태아 폐에 rAAV2/6.2 매개 유전자 전달에 따라 intratracheal 및 간 양수 주입의 비교. 총 광자 플럭스의 상응하는 정량화와 rAAV2/6.2의 주입 (3 × 10 10 GC / 태아 CBA-fLuc) 후 1 주일에서 BLI 신호 . 모든 동물은 스캔 된, 이웃 동물 광자의 분산을 방지하기 위해, 검은 파티션으로 구분합니다. pseudocolor 규모는 초당 광자 자속을 묘사, steradian (P / S / cm 2 / SR) 당 cm2 당. 측정은 관심있는 4.3 cm 두 직사각형 영역에서 얻은되었습니다. 평균 ± SD, 분산 분석, 학생의 t-테스트를 사용하여 각 쌍에 대한 비교 * P <0.05. Carlon 외., 2010에서 적응 그림. Macmillan 출판사 (주)의 허가에 의해 재 : [분자 치료] (아프게 : 10.1038/mt.2010.153), 저작권 (2010). 더 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .

6 그림. 태아 폐에 rAAV2/6.2 매개 유전자 전달에 따라 정확하고 잘못된 태아 intratracheal 분사 사이의 차이는. rAAV2/6.2 CBA-fLuc와 CBA-LacZnls (3x10 10로 IT를 주입 BL-MR 이미지는 여러 가지 동물에 인수 된 복합 GC / 각 vecto에 대한 태아R) 세 후 일주일에서. BL 영상은 목과 가슴 지역에서 나오는 신호를 밝혔다. BLI에 위치한 루시 페라 제 유전자 올바른 분사 (A)에 따라 폐 지역에 표현하지만, 잘못된 분사 (B) 후 목 복부 지역 인치와 MRI의 공동 등록 조직 학적 분석은 생체 공동 등록에 있음을 확인했습니다. 스케일 바 = 100 μm. Carlon 외., 2010에서 적응 그림. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
| 사출 물질 | 사출 방법 | 인도에 생존 | B를 육성 생존율 | 초기 신생아 생존 율 C |
| fluospheres | IT | 100 (8분의 8) | NA | NA |
| IA | 100 (5 / 5) | NA | NA | |
| rAAV2/6.2 | IT | 85,3 (75분의 64) | 62,5 | 53,3 (75분의 40) |
| IA | 86,3 (51분의 44) | 86,4 | 74,5 (51분의 38) |
표 1. 태아 intratracheal 및 간 양수 주입 후 존속. 태아 수술 후 및 제왕 섹션에 전달, 즉에 생존이 육성 전에. 사람들이 분홍색이라면 B 형 새끼 만 육성 된, 이동하고 호흡도 정상. C는 초기 신생아 생존율하는 것은 표현 주입 새끼의 초기 숫자의 함수로. 약어 : IT Intratracheal 사출, IA 간 양수 주입, NA 적용 할 수 없습니다.
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MC와 AVdP는 플랜더스의 과학 기술 (IWT-Vlaanderen)을 통해 혁신의 추진 연구소에서 보조금에 의해 지원 박사 동문 있습니다. JT는 UZ Leuven에서 파트 타임 임상 연구 휄로 십 (KOOR)를 보유하고 있습니다. DV는 구 Leuven, DBOF/10/062의 교부금으로 지원하는 박사 동료입니다. MMdC는 Conselho Nacional 드 Pesquisa 전자 Desenvolvimento (CNPq)와 에라스무스 (Erasmus) Mundus의 교부금으로 지원하는 박사 동료입니다. 연구는 EC 부여 DIMI (LSHB-CT-2005-512146)와 구 Leuven에서 생체 분자 이미징 연구 그룹 (IMIR)에 의해, IWT-Vlaanderen로 운영되었습니다. 우리는 rAAV 벡터 생산을위한 플라스미드 AAV6.2 포장의이 같은 선물 제임스 M. 윌슨에 의해 설립 UPenn 벡터 코어를 인정하고 싶습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 시약의 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 코멘트 (선택 사항) |
| NMRI 마우스 | 비어 르 Genest 세인트 섬, 프랑스 | ||
| Isoflurane | Isoba, Intervet / Schering-북두칠성 동물 건강, 밀턴 케인즈, 영국 | ||
| Prolene 6-0 | Ethicon, Groot Bijgaarden, 벨기에 | ||
| Vicryl 5-0 | Ethicon, Groot Bijgaarden, 벨기에 | ||
| 50 μl 해밀턴 유리 주사기, 모델 1710.5 TLLX SYR | 해밀턴, 리노, 네바다, 미국 | 5495-20 | |
| 30g의 날카로운 바늘 | 해밀턴, 리노, 네바다, 미국 | 7762-03 | |
| 2퍼센트 xylocaine | 아스트라 제 네 카, Zoetermeer, 네덜란드 |
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