Wykonano iniekcje doszklistkowe w oku owcy w celu dostarczenia wirusowej terapii genowej do siatkówki.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Wykonano iniekcje doszklistkowe w oku owcy w celu dostarczenia wirusowej terapii genowej do siatkówki.
Istnieje kilka metod dostarczania środków terapeutycznych do siatkówki, w tym doszklistkowe (IVT), podsiatkówkowe, naczyniówkowe, okołogałkowe lub miejscowe. Podawanie leku IVT polega na wstrzyknięciu do ciała szklistego oka, galaretowatej substancji, która wypełnia tylną komorę oka i utrzymuje kształt gałki ocznej. Chociaż droga IVT jest mniej specyficznie ukierunkowana niż dostawa podsiatkówkowa, jest znacznie mniej inwazyjna i jest szeroko stosowana w warunkach klinicznych w przypadku wielu chorób oczu.
Wcześniej wykazaliśmy skuteczność doszklistkowego dostarczania produktu terapii genowej za pośrednictwem wirusa adenowirusowego (AAV) (AAV9). CLN5) u owiec z naturalnie występującą postacią ceroidowej lipofuscynozy neuronalnej CLN5 (NCL). Owce dotknięte chorobą otrzymały terapię genową IVT w jednym oku, a drugie, nieleczone oko służyło jako kontrola wewnętrzna. Struktura i funkcja siatkówki utrzymywały się w leczonym oku do 15 miesięcy po leczeniu, podczas gdy nieleczone oko wykazywało postępującą pogarszającą się funkcję i ciężką atrofię podczas badania pośmiertnego. Na podstawie badań na owcach, produkt terapii genowej CLN5 został zatwierdzony jako kandydat na nowy lek eksperymentalny (IND) przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków we wrześniu 2021 r. W artykule szczegółowo opisano protokół chirurgiczny dostarczania terapeutycznego wektora wirusowego do oka owcy za pomocą IVT.
Kilka metod może być użytych do dostarczania środków terapeutycznych do siatkówki, w tym doszklistkowe (IVT), podsiatkówkowe, naczyniówkowe, okołogałkowe lub miejscowe. Każda droga podania obejmuje pokonywanie barier, takich jak bariera krew-siatkówka lub wewnętrzna i zewnętrzna błona ograniczająca, i ma różne wskaźniki skuteczności w zależności od podawanego leku i konkretnego celu siatkówki1,2.
Dostarczanie leków IVT polega na wstrzyknięciu do ciała szklistego oka, galaretowatej substancji, która zajmuje tylną komorę oka. Podstawową funkcją ciała szklistego jest utrzymanie kształtu gałki ocznej i utrzymanie tkanek oka, takich jak soczewka i siatkówka, na miejscu. Ciało szkliste składa się głównie z wody, z niewielkimi ilościami kolagenu, kwasu hialuronowego i innych białek niekolagenowych3. Wstrzyknięcie IVT jest prostą i powszechną procedurą stosowaną rutynowo w leczeniu szerokiego zakresu schorzeń oczu, w tym zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem, cukrzycowego obrzęku plamki, retinopatii cukrzycowej, niedrożności żył siatkówki i kilku dziedzicznych dystrofii siatkówki4,5.
Neuronalne lipofuscynozy ceroidowe (NCL; Choroba Battena) to grupa śmiertelnych lizosomalnych chorób spichrzeniowych, które powodują poważne zwyrodnienie mózgu i siatkówki. Obecnie znanych jest 13 wariantów NCL wynikających z mutacji w różnych genach (CLN1-8, CLN10-14), które dotykają głównie dzieci, ale mają różny wiek zachorowania i nasilenie choroby6. NCL mają wspólne postępujące objawy, w tym pogorszenie funkcji poznawczych i motorycznych, drgawki i utratę wzroku. Nie ma lekarstwa na NCL; jednak ukierunkowana na mózg enzymatyczna terapia zastępcza jest obecnie w badaniach klinicznych nad chorobą CLN27,8, a terapia genowa za pośrednictwem AAV okazała się bardzo obiecująca w badaniach przedklinicznych, a badanie kliniczne terapii genowej CLN5 ma się rozpocząć w 2022 roku9,10.
Wiele innych gatunków rozwija naturalnie występujące formy NCL, w tym koty, psy, owce i krowy. W Nowej Zelandii prowadzone są obecnie aktywne badania nad dwoma owczymi modelami NCL: modelem choroby CLN5 u owiec rasy Borderdale i modelem choroby CLN6 u owiec z South Hampshire. Owce dotknięte chorobą wykazują wiele klinicznych i patologicznych cech choroby ludzkiej, w tym zanik siatkówki i utratę wzroku10,11. Chociaż ukierunkowana na mózg terapia genowa CLN5 u owiec z chorobą CLN5 może zapobiec lub zatrzymać atrofię mózgu i pogorszenie stanu klinicznego, leczone owce nadal tracą wzrok9. Uwypukliło to potrzebę leczenia siatkówki w celu zachowania wzroku i utrzymania lepszej jakości życia, co doprowadziło do ustanowienia protokołu terapii genowej oka u owiec.
Oko owcy reprezentuje dobry model ludzkiego oka ze względu na podobieństwo w wymiarach gałki oka, objętości ciała szklistego i budowie siatkówki10,12,13. W tym artykule szczegółowo opisano protokół chirurgiczny dostarczania do lekarza dożylnie małej objętości (≤100 μl) terapeutycznego wektora wirusowego do oka owcy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie protokoły eksperymentalne zostały zatwierdzone przez komisję etyki ds. zwierząt Uniwersytetu w Lincoln i są zgodne z wytycznymi Narodowych Instytutów Zdrowia (NIH) USA dotyczącymi opieki i wykorzystania zwierząt w badaniach oraz nowozelandzką ustawą o dobrostanie zwierząt (Animal Welfare Act z 1999 r.). Owce rasy Borderdale zdiagnozowano przy urodzeniu14 i utrzymywano na farmach badawczych Uniwersytetu w Lincoln. Trzy 3-miesięczne homozygotyczne (CLN5-/-) owce otrzymały pojedynczy wtrysk dopasychowy (IVT) do lewego oka, podczas gdy nieleczone prawe oko służyło jako kontrola wewnętrzna. Dane z elektroretinografii i badania patomorfologiczne porównano z historycznymi danymi kontrolnymi dla osobników zdrowych i chorych. Wektor wirusowy użyty w tej badaniu był samouzupełniającym wirusem adeno-zależnym serotypu 9, zawierającym promotor kurzej beta-aktyny (CBh) oraz zoptymalizowany kodon owczego CLN5 (scAAV9/CBh-oCLN5opt). Wektor wirusowy został dostarczony przez University of North Carolina Vector Core, NC, USA.
1. Przed operacją

Rysunek 1: Zestaw do chirurgii witreoretinalnej. Instrumenty wymagane do zabiegu IVT obejmują (1) rozwierak do utrzymania otwartych powiek oraz (2) pęsetę z zakrzywionymi końcami do uchwycenia spojówki bulbarnej i rotacji gałki ocznej. (3) Zestaw zawiera również prosty zacisk hemostatyczny jako alternatywny instrument do chwytania spojówki bulbarnej i stabilizacji oka w sytuacji, gdy cofnie się ono do oczodołu. Zestaw ten jest autoklawowany przed zabiegiem. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
2. Procedura chirurgiczna
| Świadomy | Zanawione (pod wpływem znieczulenia) | Zalecany krytyczny punkt interwencji | |
| Częstość akcji serca (uderzeń/min) | 50-80 (spoczynek) do 280 (aktywność) | 50-80 | <50, >100 |
| Częstość oddechów (oddechów/min) | 15-40 (spoczynek) do 350 (przegrzanie) | 10-30 | <8, >40 |
| Saturacja tlenem (mm Hg) | 95-100 | 98-100 | <90 |
| CO końcowodobowe2 (mm Hg) | 35-45 | 35-45 | >55 |
| Temperatura ciała (˚C) | 38.5-39.5 | 38.5-39.5 | <36, >40 |
Tabela 1: Wartości fizjologiczne parametrów monitorowanych u znieczulonych owiec.
3. Przygotowanie wirusa
4. Podawanie wirusa

Rycina 2: Rotacja brzuszno-przyśrodkowa gałki ocznej. (A) Chwyć spojówkę bulwiową za pomocą pęsety bezzębnej i (B) wykonaj rotację brzuszno-przyśrodkową (tj. w dół i w stronę pyska), aby odsłonić grzbietowo-boczną powierzchnię oka w celu wykonania iniekcji. Skróty: V = brzuszna, D = grzbietowa, M = przyśrodkowa, L = boczna. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 3: Miejsce i głębokość iniekcji. Igła jest wprowadzana w grzbietowo-boczną część gałki ocznej, a cała długość trzonu igły (0.5 in/12.7 mm) zostaje wprowadzona do oka. Należy zwrócić uwagę na kąt nachylenia igły w stronę tylnej części oka, aby uniknąć uszkodzenia soczewki i wstrzyknąć preparat jak najbliżej siatkówki. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
5. Opieka pooperacyjna
6. Ocena skuteczności in vivo
7. Analiza tkanek pośmiertnych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Skuteczność dostarczania wektora terapii genowej CLN5 drogą IVT w łagodzeniu dysfunkcji i degeneracji siatkówki u owiec z CLN5 NCL została wcześniej wykazana przez naszą grupę badawczą15. Owce objęte badaniem otrzymały pojedynczy wstrzyknięcie 100 µL CLN5 zapakowanego w wektor AAV serotypu 9 (AAV9) (AAV9.CLN5) drogą IVT do jednego oka, podczas gdy oko przeciwległe służyło jako nieleczona kontrola wewnętrzna. Wzrok oceniano co miesiąc od momentu wstrzyknięcia (3 miesiące) do końcowego stadium choro...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zastrzyki doszklistkowe są jednym z najczęstszych zabiegów chirurgicznych w okulistyce człowieka i okazały się skuteczne w dostarczaniu terapii genowych za pośrednictwem AAV do siatkówki owiec. Wcześniej wykazaliśmy skuteczność AAV9. Terapia genowa CLN5 podawana doszklistkowo w celu osłabienia dysfunkcji i zwyrodnienia siatkówki u owiec z CLN5 NCL15. Oczekuje się, że przełożenie tej drogi podawania na pacjentów z NCL u ludzi również okaże się korzystne.
Protokół wstrzyk...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.
Autorzy pragną podziękować Dr. Steve'owi Heapowi (BVSc, CertVOphthal) za pomoc w ustanowieniu tego protokołu i wykonaniu zastrzyków opisanych przez Murraya i wsp.15. Autorzy potwierdzają również finansowanie ze strony CureKids New Zealand, Canterbury Medical Research Foundation, Neurogene Inc oraz Batten Disease Support and Research Association.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Bezpieczna strzykawka o pojemności 1 ml z igłą 0,5 cala przymocowaną na stałe Fisher | Scientific, Auckland, Nowa Zelandia | 05-561-28 | Bezpieczna strzykawka Covidien Monoject Tuberculin lub podobna |
| probówka do mikrowirówki 1,5 ml | Sigma Aldrich | HS4323 | Probówki autoklawowe do sterylizacji przed użyciem |
| Maszyna do znieczulenia z ławką gazową i monitorem | Hyvet Anesthesia, Christchurch, Nowa Zelandia | ||
| Antybiotykowe krople do oczu | Teva Pharma Ltd, Auckland, Nowa Zelandia | Nazwa handlowa: Chlorafast (0,5% chloramfenikol) | |
| BrightMount plus anti-fade medium montażowe | Abcam, Cambridge, Wielka Brytania | ab103748 | |
| DAPI (4′ ,dichlorowodorek 6-diamidino-2-fenyloindolu) | Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, Stany Zjednoczone | 10236276001 | |
| Diazepam środek uspokajający | Ilium, Troy Laboratories Pty Ltd, Tauranga, Nowa Zelandia | 5 mg/ml | |
| Rurki dotchawicze | Flexicare Medical Ltd, Mountain Ash, Wielka Brytania | Standard, mankietowe. Rozmiary 7, 7,5 lub 8 w zależności od wielkości owiec | |
| Wziernik do oczu | Capes Medical Ltd, Tauranga, Nowa Zelandia | KP151/14 | Nopa Barraquer-Colibri (10 mm) |
| Serweta chirurgiczna z okienkiem | Amtech Medical Ltd, Whanganui, Nowa Zelandia | DI583 | Lub podobne |
| Końcówki filtrujące | Interlab, Auckland, Nowa Zelandia | 10, 200 i 1,000 &mikro; L | |
| Roztwór formaldehydu (37%) | Fisher Scientific, Auckland, Nowa Zelandia | AJA809-2.5PL | Uzupełnij do 10% w wodzie destylowanej z 0,9% NaCl |
| Kozioł anty-królik Alexa Fluor 594 | Invitrogen Carlsbad, CA, USA& | nbsp; A-11012 | Stosować w rozcieńczeniu 1:500 |
| Izofluran znieczulający | Attane, Bayer Animal Health, Auckland, Nowa Zelandia | ||
| Ketamina HCl środek znieczulający/przeciwbólowy | PhoenixPharm Distributors Ltd, Auckland, Nowa Zelandia | 100 mg/ml | |
| Laryngoskop (weterynaryjny) | KaWe Medical, Dania | Ostrze Miller C, rozmiar 2 | |
| Igły | Capes Medical Ltd, Tauranga, Nowa Zelandia | 302025 | Igły podskórne BD lub podobne |
| Niesteroidowe przeciwzapalne | Boehringer Ingelheim (NZ) Ltd, Auckland, Nowa Zelandia | 49402/008 | Nazwa handlowa: Metacam 20 (20 mg/ml meloksykamu) |
| Kleszcze niezębate | Capes Medical Ltd, Tauranga, Nowa Zelandia | AB864/16 | Lub podobne |
| Hemostat bezzębny | Capes Medical Ltd, Tauranga, Nowa Zelandia | AA150/12 | Lub podobny |
| Normalna surowica kozia | Thermo Fisher Scientific, Christchurch, Nowa Zelandia | 16210072 | |
| Tlen (medyczny) | BOC Gas, Christchurch, Nowa Zelandia | Butla D2, kod gazu 180 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | Thermo Fisher Scientific, Christchurch, Nowa Zelandia | 10010023 | Sterylny, przefiltrowany |
| roztwór powidonu i jodu | Capes Medical Ltd, Tauranga, Nowa Zelandia | 005835 | Nazwa handlowa: Betadine (10% jodu powidonu) |
| Królik anty-krowie białko fibrylarne fibrylarne (GFAP) | Dako, Glostrup, Dania | Z0334 | Stosować w rozcieńczeniu 1:2,500 |
| Samouzupełniający się serotyp 9 wirusa związanego z adenowirusem, zawierający promotor działania beta kurczaka (CBh) i zoptymalizowany pod kątem kodonów CLN5 owiec | of North Carolina Vector Core, NC, USA. | scAAV9/CBh-oCLN5opt | |
| Chlorek sodu 0,9% roztwór dożylny | Capes Medical Ltd, Tauranga, Nowa Zelandia | AHB1322 | Nazwa handlowa: Roztwór soli fizjologicznej |
| Antybiotyki podskórne | Intervet Schering Plough Animal Health Ltd, Wellington, Nowa Zelandia | Nazwa handlowa: Duplocillin LA (150 000 IU/ml penicyliny prokainowej i 115 000 IU/ml penicyliny benzatynowej 115 000 IU/mL penicyliny benzatynowej | |
| , zakrzywione nożyczki | Capes Medical Ltd, Tauranga, Nowa Zelandia | SSSHBLC130 | |
| Terumo Strzykawka Luer Lock | Amtech Medical Ltd, Whanganui, Nowa Zelandia | SH159/SH160 | Sterylne strzykawki; 10 ml do sporządzania leków indukcyjnych, 20 ml do sporządzania soli fizjologicznej |
| Virkon Disinfectant Powder | EBOS Group Ltd, Christchurch, Nowa Zelandia 28461115 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.