Wszystkie opisane metody i procedury zostały zatwierdzone przez komisję ds. oceny etycznej badań na zwierzętach na Uniwersytecie w Ottawie oraz komisję ds. oceny bezpieczeństwa biologicznego w Instytucie Serca Uniwersytetu w Ottawie. Opracowane protokoły bezpieczeństwa zakładają, że wszystkie procedury dotyczące rekombinowanego adenowirusa lub wirusa związanego z adenowirusem (AAV) zostały przeprowadzone w komorze bezpieczeństwa biologicznego II stopnia. Wszystkie przedmioty, które miały kontakt z wirusem, zostały dokładnie odkażone po eksperymencie. Do niniejszego badania wykorzystano myszy Ctnnb1flox/flox i αMHC-MerCreMer (8-12 tygodni, obu płci) oraz szczury Sprague-Dawley (200-250 g, samce). Zwierzęta zostały pozyskane ze źródeł komercyjnych (patrz tabela materiałów). Wszystkie procedury związane ze zwierzętami zostały wykonane przez personel, który został przeszkolony i zatwierdzony przez instytucjonalne komitety regulacyjne. Podczas wszystkich zabiegów stosowano odpowiednie środki ochrony osobistej.
1. Ekspresja transgenu wirusa w tkankach komorowych gryzoni
UWAGA: Przechowuj rekombinowany adenowirus lub AAV, który wyraża gen docelowy i odpowiadający mu wirus kontrolny, taki jak Ad-GFP (miano 1 x10 10 PFU/mL) lub AAV9-GFP (miano 1 x 1013 GC/mL) (patrz Tabela Materiałów), w zamrażarce w temperaturze -80 °C.
- W dniu wstrzyknięcia wirusa rozmrozić wirusa na lodzie. Odessać wirusa wykazującego ekspresję genu docelowego i wirusa kontrolnego do dwóch oddzielnych strzykawek (objętość = 50 μl) za pomocą igieł 30 G 1/2 i przechowywać na lodzie do momentu użycia.
UWAGA: Wszelkie pęcherzyki powietrza w strzykawce i igle należy ostrożnie usunąć.
- Buprenorfinę należy podać szczurom lub myszom (0,05 mg/kg dla szczurów, 0,1 mg/kg dla myszy, podskórnie), 1 godzinę później wywołać znieczulenie za pomocą 3% izofluranu i utrzymać izofluran na poziomie 2% (w 100% tlenu przy natężeniu przepływu 0,5-1,0 l/min) do następnego zabiegu.
- Delikatnie uszczypnij ciało zwierzęcia (np. ogon) parą kleszczy, a jeśli zwierzę nie reaguje na szczypanie żadnymi ruchami ciała, potwierdza się prawidłowe znieczulenie.
- Utrzymuj temperaturę ciała na poziomie 37 °C za pomocą elektrycznej poduszki grzewczej. Ogol włosy w okolicy klatki piersiowej za pomocą maszynki do strzyżenia włosów.
UWAGA: Należy zachować ostrożność podczas korzystania z elektrycznej poduszki grzewczej ze względu na potencjalny nierównomierny rozkład ciepła.
- Nałóż maść okulistyczną na oba oczy, aby zapobiec wysuszeniu rogówki.
- Utrzymywać zwierzę w pozycji leżącej na plecach i używać systemu obrazowania przedklinicznego (patrz tabela materiałów) do obrazowania ultrasonograficznego serca zwierzęcia w orientacji krótkoosiowej.
UWAGA: Poniższe kroki są wykonywane w komorze bezpieczeństwa biologicznego II poziomu, która zapewnia sterylne środowisko. Stosowane są standardowe procedury bezpieczeństwa, w tym te dotyczące bezpiecznego obchodzenia się z igłą.
- Wysterylizuj lewą dolną część klatki piersiowej zwierzęcia za pomocą naprzemiennych rund peelingu na bazie jodu lub chlorheksydyny i alkoholu trzy razy okrężnymi ruchami.
- Pod nadzorem obrazowania ultrasonograficznego wprowadzić igłę 30 G 1/2 strzykawki zawierającej wirusa, jak przygotowano w kroku 1.1, do klatki piersiowej zwierzęcia przez lewą dolną część klatki piersiowej
.
- Zbliżyć końcówkę igły do wolnej ściany przedniej komory lewej i powoli wstrzyknąć 10-15 μl wirusa. Pomyślne wstrzyknięcie na obrazach ultrasonograficznych należy sprawdzić za pomocą zwiększonej jasności w pobliżu końcówki igły.
UWAGA: Ilość wirusa wstrzykiwanego w każdym miejscu nie przekracza 15 μl, aby zapobiec fizycznemu uszkodzeniu tkanek mięśnia sercowego.
- Wyjąć igłę z serca i wprowadzić ją w inne obszary lewej komory w celu drugiego i trzeciego wstrzyknięcia tej samej ilości wirusa.
UWAGA: Całkowita liczba miejsc wstrzyknięcia jest określona na podstawie projektu doświadczalnego. Jeśli wymagana jest ogniskowa ekspresja transgenu, potrzebne jest tylko jedno wstrzyknięcie; Jeśli wymagana jest bardziej dyfuzyjna ekspresja transgenu, zwykle potrzebnych jest wiele miejsc wstrzyknięcia (od trzech do pięciu).
- Po zakończeniu wstrzykiwań należy umieścić zwierzę z powrotem w klatce.
- Uważnie obserwować zwierzę, dopóki nie odzyska wystarczającej przytomności, aby utrzymać pozycję leżącą na mostku i powrócić do pomieszczenia socjalnego.
- Chlorowodorek buprenorfiny należy podawać zwierzęciu (0,1 mg/kg mc. dwa razy dziennie u myszy, 0,05 mg/kg mc. dwa razy dziennie u szczurów, podskórnie) przez kolejne 2 dni. Zwróć zwierzęta do wiwarium i codziennie monitoruj pod kątem wszelkich nietypowych objawów bólu lub niepokoju, a jeśli zostaną znalezione, traktuj zwierzęta zgodnie z protokołami Instytucjonalnej Komisji ds. Opieki nad Zwierzętami.
2. Ocena podatności na arytmię serca
UWAGA: Po 4-6 dniach od wstrzyknięcia adenowirusa i 1-2 tygodnie po wstrzyknięciu AAV, oceń podatność serc zwierząt na zaburzenia rytmu serca zgodnie z krokami 2.1.-2.2.
- Wykonaj perfuzję Langendorffa serca szczura lub myszy.
- Przygotować roztwór Tyrode'a, dodając do 1 l wody następujące składniki: NaCl, 7,9 g (końcowy = 135 mM); KCl, 0,37 g (5,0 mM); CaCl2, 0,27 g (1,8 mM); MgCl2, 0,24 g (1,2 mM); HEPES, 2,38 g (10 mM); i glukozy 1,8 g (10 mM). Doprowadzić pH do 7,40 za pomocą NaOH (patrz Tabela materiałów).
- Przefiltrować roztwór za pomocą filtra 0,2 μm i pęcherzykować 100%O2 w sposób ciągły podczas etapów 2.1.6.-2.2.8.
- Podaj heparynę szczurowi lub myszy (500 j./kg, wstrzyknięcie dootrzewnowe), a 10 minut później znieczulij zwierzę 3% izofluranem. Zapewnij odpowiednie znieczulenie delikatnym uszczypnięciem ciała.
- Za pomocą skalpela wykonaj pionowe nacięcie o długości 1-1,5 cm w linii środkowej obojczyka do torakotomii lewej strony i odsłoń serce.
- Zbierz serce, przecinając je nożyczkami na poziomie łuku aorty i natychmiast umieść serce w lodowatym roztworze Tyrode.
UWAGA: Należy zachować ostrożność, aby nie uszkodzić serca podczas pobierania serca.
- Kankaniulować aortę serca igłą (18 G dla szczurów; 23 G dla myszy) podłączoną do zmodyfikowanego systemu perfuzyjnego Langendorffa (patrz Tabela materiałów) w trybie stałego natężenia przepływu. Dostosuj natężenie przepływu, aby utrzymać ciśnienie perfuzji na poziomie 70-80 mmHg.
UWAGA: Wszelkie pęcherzyki w igle perfuzyjnej muszą zostać usunięte przed kaniulacją aorty. Użycie mikroskopu preparacyjnego ułatwia kaniulację.
- Umieść kaniulowane serce w pokrytym elastomerem silikonowym naczyniu 9, 10 cm z lewą komorą skierowaną do góry i przeprowadź perfuzję serca9,12 zO-2-pęcherzykowym roztworem Tyrode w temperaturze 37 °C.
- Sprawdź prawidłową kaniulację aorty na początku perfuzji, obserwując wypłukiwanie krwi z serca podczas pierwszych dwóch do trzech uderzeń serca i zmianę koloru serca z czerwonego na blady.
- Umieść elektrody systemu EKG dla małych zwierząt (patrz tabela materiałów) wokół serca, wkładając je w silikonową powłokę elastomerową w naczyniu (Rysunek 1). Rejestruj EKG za pomocą kompatybilnego oprogramowania.
- Wykonaj stymulację receptorów adrenergicznych i zaprogramowaną stymulację elektryczną w celu wywołania tachyarytmii komorowych.
- Po udanej kaniulacji aorty kontynuuj perfuzję serca roztworem Tyrode przez 20 minut, aby ustabilizować przygotowanie serca.
- Dodać 1 μM izoproterenol (patrz tabela materiałów) do roztworu Tyrode stosowanego do perfuzji serca w krokach 2.2.3.-2.2.8.
- Po 10 minutach perfuzji izoproterenolu stymuluj serce na wierzchołku za pomocą dwóch platynowych elektrod podłączonych do stymulatora elektrycznego (patrz tabela materiałów).
- Zacznij od procedury stymulacji (Rysunek 2), która obejmuje 10 następujących po sobie bodźców (S1, 5 V, interwały 100 ms), po których następuje dodatkowy bodziec (S2) z początkowym odstępem 80 ms. Wielokrotnie zmniejszaj interwał S2 o 2 ms za każdym razem, aż bicie serca nie będzie już możliwe do uchwycenia (tj. osiągnięcie efektywnego okresu refrakcji serca, ERP)13.
- Monitoruj wszelkie indukowane tachyarytmie komorowe (w tym częstoskurcz komorowy i migotanie) za pomocą EKG.
- Jeśli powyższa procedura nie wywoła żadnych arytmii, dodaj kolejny dodatkowy bodziec (S3) po S2 z tymi samymi odstępami początkowymi (80 ms) i zmniejszającymi (o 2 ms), aż do osiągnięcia ERP.
- Jeśli tachyarytmie komorowe nadal nie są indukowane, dodaj jeszcze jeden dodatkowy bodziec (S4) po S3 z tymi samymi odstępami początkowymi i malejącymi, aż do osiągnięcia ERP.
- Jeśli tachyarytmie komorowe nadal nie są indukowane (zgodnie z oczekiwaniami w grupie kontrolnej zdrowych serc), należy przerwać protokół stymulacji elektrycznej i uznać serce za nieindukowane.