一个小鼠模型在子宫内移植

Summary

在小鼠模型

Abstract

在子宫内移植的干细胞和病毒，用于治疗人类胎儿先天性疾病的巨大潜力。例如， 在子宫内的造血干细胞移植（IUT）已成功地用于治疗重症联合免疫缺陷^。1,2在其他几个条件的患者，然而，IUT的已经尝试没有成功。鉴于这些好坏参半的结果，可用性一个有效率的非​​人性化的模型来研究干细胞移植和基因治疗的生物后遗症，是推进这一领域的关键。我们和其他人使用IUT的研究在野生型小鼠^4-7和遗传性疾病的影响因素在宫内移植造血干细胞成功植入小鼠模型^。8,9胎儿环境也提供了相当大的优势在子宫内基因治疗的成功。例如，交付¹⁰的腺病毒，腺相关病毒，逆转录病毒¹¹和慢病毒载体进入胎儿体内^12,13 在子宫内导致在远离注射网站长期的基因表达的多器官的转导。因此，基因疗法可能被视为一个单基因疾病，如肌肉萎缩症或囊性纤维化的可能的治疗策略。 IUT的另一个潜在优势是能够到一个特定的抗原诱导免疫耐受。由于血友病因子IX的宽容早在发展成果引入到这种蛋白质的^小鼠 。14

除了其使用在调查潜在的人类疗法，对IUT的小鼠模型可以是一个强大的工具，在发育和干细胞生物学研究的基本问题。例如，一个可以提供各种小分子诱导或抑制特定基因的表达在妊娠阶段的定义和操作的发展途径。这些改动的影响，可以在不同的时间点进行评估后，最初的移植。此外，还有一个可以移植到胎儿的环境，研究在非照射和泰然自若的主机环境中的干细胞分化的多能干或宗族的祖细胞。

在免疫学领域，发育和干细胞生物学内的IUT的小鼠模型已经提供了许多见解。在此视频为基础的协议，我们描述了一个步骤，循序渐进的方式执行IUT的小鼠胎儿，并概述这项技术的关键步骤和潜在的隐患。

Protocol

1。制备注射移液器

1. 校准移液器拉马等玻璃吸管分离发生在15秒内（请参见制造商的说明，关于校准）。吸管将有锥度中分离出来。
2. 切断的吸管等，从开始锥度到距离吸管年底1.04厘米到1.05厘米年底。吸管的长度是成反比的吸管孔的口径。要知道，一个较长的吸管也处于弱势的提示，注射期间更容易破损。
3. 移液器的下一个步骤是创建一个光滑的斜面锐化冰山上的钻石磨刀轮。移液器移液器切割到适当的大小时，往往打破了自然锥轮上放置的吸管时，必须使用在其尖端。在这个过程中，重要的是锐化轮吸管轻轻休息，并定期重新评估，以确保移液器仍然是触摸轮（斜角变得顺畅，它就会失去与锐化轮接触）。
4. 一旦斜面是光滑，枪头必须削尖（图1）。提升吸管等，它不再是触摸锐化轮，10-50度顺时针旋转，旋转锐化〜10秒的车轮放在吸管回。吸管从磨砺轮撤出，现在研究的边缘。这一步通常需要反复与一些小的调整，创建一个尖锐的边缘。如果移液器是放置时间过长优势，它更有可能发展不平坦的表面（图1）。一侧完成后，您可以重复上述步骤相反的边缘进行锐化。
5. 使用永久性标记每4毫米开始移液器锥度开始绘制一个圆周线。这些界限对应量5uL。

2， 在子宫移植

1. 准备注射的材料（如细胞，病毒等）后，您可以设置注射。我们使用以下设置连接压缩空气一个微量：（压力设置：输入60-80磅，填补40 PSI，注入8-12 PSI，余额0 PSI，按住0 PSI;注射时间100毫秒）。
2. 消毒的注射针，其次是与无菌1X PBS两次70％的乙醇清洁两次。由于吸管尖是很脆弱的的，我们不建议高压灭菌注射移液器。
3. 注射可以使用2.5X - 3.5X放大倍率的放大镜或解剖显微镜。准备好你的程序区与变暖的毯子，照明，和必要的手术器械。
4. 麻醉孕鼠（我们利用异氟醚和氧气通过连续流麻醉单位提供）。在仰卧位，并加盖加热垫每个磁带​​的肢体，以确保在鼠标放在鼠标。
5. 剪贴的皮毛。然后，穿无菌手术手套，准备腹部，其次是酒精，10％的碘伏和注入丁丙诺啡镇痛等。
6. 请在小腹（最下方的切口应约1厘米优越的introitus）1厘米切口。切开皮肤和筋膜。一定要小心，不要伤及腹部器官（肠子和膀胱）立即下薄薄的一层筋膜。
7. 用棉签，轻轻地伸展筋膜，并提供通过妊娠子宫切口。统计先确定左，右卵巢，以确保您可视化整个子宫对胎儿的总数。放置在腹腔的子宫，然后再继续使胎儿保持温暖，而你准备注射。
8. 制定适当的材料体积为计划注入胎儿的数目。却使你的样品针，重要的是要保持淹没枪头，以避免吸进微量管你的样品。由于一般电池体积小，我们通常把他们在一个小的离心管（如：0.5ML），或直接上的封口膜，能够不打破枪头的情况下，以填补针。
9. 轻轻握住每个胎儿和确定胎儿计划注入（如肝，腹腔，腿部等）的一部分。用拇指和食指，就必须稳定羊膜腔内的胎儿，以便它不会旋转，而您正在执行注射。重要的是要举行的胎儿牢牢足够稳定轻轻足够，以避免损坏。
10. 小心地插入吸管，子宫，羊膜，胎儿皮肤和进入靶器官。如果移液器是尖锐的，它应该很容易通过这些组织通过。如果枪头是沉闷的，你的Wi会发现子宫和羊水膜的露营。注入到每一个胎儿所需的量。当务之急是，你的动作，在插入，注射，并撤回移液器时的稳定。
11. 一旦注入所需体积，仔细撤回移液器。如果处理得当，材料不应该泄漏出去羊膜腔或子宫。如果一个大洞，在羊膜羊水泄漏，哪一个可以识别的创建，然后危及生存。最后，研究涉及产后收获，所有的胎儿必须接受技术上完美的注射，因为是没有办法辨别胎儿出生后注射和uninjected的。
12. 如果您正在执行注射进入胎儿的肝脏，您可能偶尔会看到血枪头撤回后，这证实了你在正确的位置，不应影响生存。如果进行腹腔注射，略低于胎儿肝脏的目的。肌肉注射，您可能胎儿的位置，以确定髋关节和股骨和注入臀肌。最后，脑室注射，它是很容易看到日冕的缝线直接吸管适当的目标。对于这些注射，稍大口径移液器没有打破吸管穿透头骨。
13. 接下来，小心地将子宫进入腹腔。确保它不是本身或周围血管供应扭曲。提供1ML的无菌1X PBS在母亲的腹腔，以取代在手术过程中丢失的任何流体。在2层5-0编织可吸收缝合线（例如：薇乔）关闭切口。首先关闭而不伤及底层肠或膀胱筋膜，然后关闭皮肤。
14. 在这个时候，可以管理程序后药物镇痛。返回每个注入的女性，以自己的个人笼笼变暖毯地方。监视鼠标，直到它是直立的。放置在笼子里的床上用品和鼠标放置在一个安静的区域，它不应该受到干扰，直到分娩后数天（即无笼清洗）鼠标设施。最大限度地减少对动物的任何额外的压力会减少早产的机会。
15. 一旦你已经完成了注射，两次清洁你的吸管，用无菌的1 × PBS，一旦有70％的乙醇。
16. 注入女性应每天观察，以确保没有困难，他们是从程序恢复。切口应监测红肿，发炎，伤口分离，和其他感染的迹象。手术后止痛药，可管理的需要。

3。代表性的成果：

注入胎儿足月分娩的生存是主要限制因素，以实现这一技术的成功。根据材料注入和应变正在使用的鼠标，存活率可以有所不同。在一般情况下，注射到E14，在野生型小鼠的造血细胞，导致至少50％的活产幼仔。生存的高利率是可能的，这取决于注射技术问题，以及被注入小鼠的特点。

尽量减少子宫和羊水膜的创伤，这个协议是最重要的的技​​术方面。夏普，小口径吸液管将在最短的期间注入子宫创伤的结果。我们不建议使用预制针口径标准注射针头过大，会导致在子宫内的一个大洞。手工制作的玻璃注射移液器是唯一在子宫内注射，可利用小口径针。认真细致的手术技术，包括温和的子宫和一个短的麻醉处理，以达到最佳的效果也非常重要。

如小鼠的遗传背景，胎龄和产仔数，收件人的具体特点，还可以影响生存。某些菌株的小鼠更容易早产和流产，根据他们的遗传背景。肌肉或神经^{退行性缺陷}的15个转基因动物，可以有能力受损提供胎儿，阴道^经过中线剖腹探查。8这些怀孕的女性可能需要交付剖宫产。我们还发现，在注射时的胎龄，可能会影响可行性。年轻比胚胎12天的胎儿，比旧的胎儿存活率较低。最后，我们发现，大量的枯枝落叶尺寸（> 10胎儿），往往有注射后胎儿死亡的比率较高。注意该技术的技术方面，可以最大限度地注入胎儿的生存注入小鼠的具体特点。

ve_content“>当这些方法都正确执行，可以预期，所有的胎儿暴露注射材料。产后的设置类似， 但是，在子宫内的细胞或病毒的成功交付并不总是导致供体细胞植入或基因表达，干细胞的植入，例如，是依赖于几个因素，如剂量和移植的细胞来源。同样，病毒转导的成功，部分是，所使用的病毒载体类型决定。我们必须了解小狗生存的影响，细胞植入病毒转导的因素很多，要实现这一协议的成功。

图1，图描绘适当锐化注射移液器（步骤1.4）

Discussion

比林汉姆，布伦特和梅达沃在50年前， 在子宫内移植在小鼠体内诱导外源蛋白的免疫耐受。从那时起^，16几个变化，这种技术已被用于解决在免疫学和干细胞生物学的问题。

这里详细的协议是IUT的最方便的方法之一。胎肝提供了一个轻松的可视化的目标，并提供通过门户网站和肝静脉全身血液循环的访问。然而，一些已修改，以优化的时间和所需注射的位置。例如，在胎儿比E13.5年轻注射可能比较困难，因为子宫是不是透明的。如果这种做法是必要的，以研究在发展的早期事件，超声引导下注射可能会被用来针对特定^的组织。17超声引导也是有用的，直接进入特定的器官，如心脏或肺部，注射。静脉注射进入卵黄静脉^18,19提供直接进入流通领域提供细胞的优势，提供大量的细胞，并^可能允许5我们故意描述的一般方法在小鼠进行IUT的，使读者有必要的基础，以实现这些注射的成功，并可以调整这些方法所需的特定的应用程序。

尽管其最初的研究50年前的免疫耐受，还有悬而未决的问题仍然是重要的IUT的将启发。到胎儿的环境，以诱使其引入特定的外来抗原的耐受性的能力已^被证明在小鼠4,6,7虽然小鼠胎儿的免疫系统的发展晚于较大的动物，可能会影响这一发现，确切机制发生胎儿耐受小鼠的需要，有待进一步研究。这样的实验，可以澄清的方法，以改善人类的耐受。即使在小鼠中，如造血龛的可用性和竞争优势的宿主细胞等因素继续限制干细胞植入成功^。，这包括3目前的战略，以进一步调查操纵宿主的免疫反应的具体机制和优化的路线，时机和剂量的干细胞交付。到妊娠早期小鼠IUT的提供了一个理想的模型来研究干细胞植入和分化。

IUT的是一个强大的工具，以了解在干细胞和发育生物学等领域的基本问题。定义的机制，从而导致胎儿在子宫内推出的抗原的耐受性将干细胞移植领域的重大影响。此外，病毒载体的成功交付提供了一个单基因疾病的治疗。大量的转基因和突变小鼠品系的可用性允许对特定基因发挥预期的表型改变的作用进行调查。 IUT的鼠标模式，无疑将推动这些领域，使我们更接近实现充分治疗先天性异常患者的临床潜力。

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Pipettes	Kimble Chase	71900-100
Pipette puller	Sutter Instrument Co.	Model P-30
Microinjector	Narishige International	IM-300
Pipette sharpener	Sutter Instrument Co.	Model BV-10