Ostatnie postępy w badaniach prenatalnych i diagnostyce ujawniły możliwość leczenia płodu z powodu wielu wrodzonych zaburzeń, które nie mają odpowiednich opcji leczenia poporodowego i skutkują znaczną zachorowalnością i śmiertelnością. W szczególności przeszczepienie krwiotwórczych komórek macierzystych in utero (IUHCT) i terapia genowa/edycja genomu mogą potencjalnie wykorzystać normalne właściwości rozwojowe płodu do leczenia wrodzonych zaburzeń hematologicznych, immunologicznych i genetycznych skuteczniej niż może to zrobić postnatalny przeszczep HSC i terapia genowa/edycja genomu1,2. W szczególności, ze względu na mały rozmiar płodu, dawka komórki dawcy lub wektora wirusowego może być zmaksymalizowana w zależności od masy biorcy. Ponadto niedojrzałość immunologiczna płodu pozwala na wstrzykiwanie HSC dawcy bez kondycjonowania mieloablacyjnego i immunosupresyjnego, które jest wymagane w protokołach przeszczepów poporodowych. Podobnie, wektory wirusowe przenoszące terapeutyczną technologię transgenu lub edycji genomu mogą być wstrzykiwane bez ograniczającej odpowiedzi immunologicznej na produkt transgenu lub wektor wirusowy. Wreszcie, dostępność i proliferacyjny charakter płodowych komórek macierzystych/progenitorowych dają możliwość bardziej efektywnej transdukcji docelowych komórek progenitorowych, a także pewnych trybów edycji genomu (naprawy ukierunkowanej na homologię), które wymagają komórek cyklicznych, aby działały wydajnie. Model mysi służy jako wnikliwy i niedrogi sposób na znalezienie odpowiedzi na ważne pytania w biologii i immunologii komórek macierzystych przed eksperymentami na przedklinicznych dużych modelach zwierzęcych i jako taki służył jako podstawowy model, w którym badano IUHCT i terapię genową in utero1,2,3.
Chociaż wiele zmiennych odgrywa ważną rolę w sukcesie IUHCT i terapii genowej in utero/edycji genomu w modelach mysich i dużych zwierząt, kluczową zmienną jest metoda dostarczania HSC lub wektora wirusowego. Wykazano, że podawanie dużych dawek HSC dawcy z efektem pierwszego przejścia występującym w wątrobie płodu, narządzie krwiotwórczym w czasie IUHCT, odgrywa zasadniczą rolę w osiąganiu makrochimerycznych poziomów wszczepienia w modelach mysich i dużych modelach zwierzęcych4,5. Osiągnięto to poprzez wstrzyknięcie komórek dawcy przez żyłę witelinową w modelu mysim oraz poprzez wstrzyknięcie dosercowe w modelu psów. Droga wstrzyknięcia odgrywa również fundamentalną rolę w celowaniu w komórki progenitorowe różnych narządów podczas rozwoju. Na przykład wykazano, że wstrzyknięcie dożylne przez żyłę witeliny skutecznie transdukuje kardiomiocyty i hepatocyty po wstrzyknięciu w późnej ciąży6,7. Alternatywnie, doowodniowe wstrzyknięcie wektorów wirusowych pozwala na celowanie w narządy, które są fizycznie narażone na podstawie fałdowania/rozwoju zarodka w momencie wstrzyknięcia8. Najlepszym przykładem jest celowanie w nabłonek dróg oddechowych poprzez wstrzyknięcie doowodniowe pod koniec ciąży w celu wykorzystania normalnych ruchów "oddychania" płodu, co naraża drogi oddechowe na wektor wirusowy w płynie owodniowym9. Te dwa tryby IUT, dożylnie przez żyłę żółtliwą i doowodniowo, były podstawą wielu przeszłych i trwających eksperymentów w naszym laboratorium. W niniejszym protokole szczegółowo opisujemy metody wykonywania dożylnej i wewnątrzowodniowej wkładki wewnątrzmacicznej w modelu mysim.