Obietnica terapii genowych za pośrednictwem wirusa została w końcu zrealizowana w ostatnich latach dzięki zatwierdzeniu przez FDA metod leczenia rdzeniowego zaniku mięśni, dystrofii siatkówki, hemofilii czynnika IX, raka i innych1,2,3,4. Obecnie opracowywane są niezliczone inne terapie. Terapia genowa ma na celu dostarczenie genu terapeutycznego do komórek pacjenta. Produkty tego nowego genu mogą zastąpić brakującą aktywność z niedoboru genu endogennego, hamować toksyczny gen, zabijać komórki rakowe lub zapewniać inne korzystne funkcje.
W przypadku chorób wpływających na ośrodkowy układ nerwowy (OUN), często pożądane jest dostarczenie wektora terapii genowej bezpośrednio do tkanki docelowej. Podejścia niesystemowe zapewniają dwie korzyści: minimalizują skutki uboczne poza celem, które mogą być spowodowane transdukcją obwodową, oraz znacznie zmniejszają ilość wektora potrzebną do osiągnięcia odpowiedniego poziomu transdukcji w tkance docelowej5.
Istnieje wiele różnych podejść do dostarczania wektorów terapii genowej do OUN. Wstrzyknięcie śródmiąższowe, czyli wstrzyknięcie wektora bezpośrednio do rdzenia kręgowego lub tkanki mózgowej, może być stosowane do dostarczania do określonego regionu. Jednak w przypadku wielu chorób pożądana jest szeroka transdukcja OUN. Można to osiągnąć, dostarczając wektor do płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF)5, płynu, który przepływa w mózgu i rdzeniu kręgowym oraz wokół nich. Istnieją trzy podstawowe sposoby dostarczania wektorów do płynu mózgowo-rdzeniowego. Najbardziej inwazyjnym podejściem jest poród śródmózgowo-komorowy, który polega na wywierceniu otworu w czaszce i wprowadzeniu igły przez mózg do komór bocznych. W ten sposób dochodzi do transdukcji w całym mózgu. Jednak procedura może spowodować krwotok śródczaszkowy, a podejście to na ogół powoduje tylko ograniczoną transdukcję rdzenia kręgowego6. Wstrzyknięcie w cisterna magna u podstawy czaszki jest mniej inwazyjne, ale niesie ze sobą ryzyko uszkodzenia pnia mózgu. Chociaż często stosowany w badaniach na zwierzętach5, wstrzyknięcie do cisterna magna nie jest już rutynowo stosowane w klinice7. Nakłucie lędźwiowe jest najmniej inwazyjnym podejściem dostępu do płynu mózgowo-rdzeniowego. Polega to na umieszczeniu igły między dwoma kręgami lędźwiowymi i w spłuczce lędźwiowej.
Nakłucie lędźwiowe w celu dostarczenia wektora jest rutynowo wykonywane u dorosłych szczurów i myszy oraz u noworodków myszy8,9. Autorzy tego badania przeprowadzili niedawno nakłucia lędźwiowe u młodych szczurów (w wieku 28-30 dni) w celu dostarczenia wektorów serotypu 9 (AAV9) związanego z adenowirusem. U dorosłych szczurów igłę do nakłucia lędźwiowego noworodka umieszczono pionowo między kręgami L3 i L49. Prawidłowe umieszczenie powoduje ruch ogonem i przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego do zbiornika igły. Jednak u młodych szczurów żaden z tych odczytów nie mógł zostać osiągnięty. Następnie autorzy podjęli próbę adaptacji procedury na dorosłej myszy przy użyciu strzykawki insulinowej 27 G umieszczonej pod kątem między L5 i L610. U dorosłych myszy, które są zazwyczaj mniejsze niż szczury P28, nie powoduje to machania ogonem, ale nieprawidłowe umieszczenie igły jest widoczne w przepływie wstecznym wstrzykniętego. Jednak u młodych szczurów takie podejście jednolicie prowadziło do wstrzykiwania zewnątrzoponowego, co prawdopodobnie wynikało z różnej elastyczności warstw tkanek otaczających rdzeń kręgowy między dorosłymi myszami a młodymi szczurami. Następnie oceniano podejścia cewnikowe. W szczególności cewnik został wprowadzony przez nacięcie w oponie twardej spłuczki lędźwiowej i do środkowej części klatki piersiowej rdzenia kręgowego; Jednak takie podejście doprowadziło do znacznego refluksu wstrzyknięcia z powrotem z miejsca nacięcia podczas porodu. Próby wprowadzenia cewnika do przestrzeni dooponowej przezskórnie za pomocą igły prowadzącej również zakończyły się niepowodzeniem. Ze względu na wąską szerokość międzywarstwową, cewnik prawdopodobnie uderzyłby w blaszkę rostralną i nie posunąłby się naprzód.
Tutaj opisana jest metoda pozwalająca na skuteczne i powtarzalne dostarczenie roztworu poprzez nakłucie lędźwiowe u młodego szczura. Podejście to może być stosowane w przypadku wektorów wirusowych, a prawdopodobnie także w przypadku komórek, farmaceutyków i innych środków terapeutycznych.