Een muis model van de In Utero Transplantatie
Summary
De muis model van<em> In utero</em> Transplantatie is een veelzijdig instrument dat kan worden gebruikt om de potentiële klinische toepassingen van stamcel transplantatie en gentherapie in de foetus te bestuderen. In dit protocol, presenteren we een algemene aanpak voor het uitvoeren van deze techniek
Abstract
De transplantatie van stamcellen en virussen in de baarmoeder heeft een enorm potentieel voor de behandeling van aangeboren stoornissen in de menselijke foetus. Bijvoorbeeld, in utero transplantatie (IUT) van hematopoietische stamcellen is gebruikt om succesvol te behandelen patiënten met een ernstige gecombineerde immunodeficiëntie. 1,2 In een aantal andere voorwaarden is echter IUT is geprobeerd, zonder succes. 3 Gezien deze gemengde resultaten, de beschikbaarheid van een efficiënte niet-menselijke model om de biologische gevolgen van stamcel transplantatie en gentherapie studie is van cruciaal belang om dit gebied te bevorderen. Wij en anderen hebben gebruikt met de muis model van de IUT naar factoren die van invloed succesvolle innesteling in de baarmoeder van de getransplanteerde hematopoietische stamcellen in zowel wild-type muizen 4-7 en mensen met een genetische ziekten te bestuderen. 8,9 De foetale omgeving ook aanzienlijke voordelen voor de aanbiedingen het succes van in utero gentherapie. Zo heeft de levering van adenovirale 10, adeno-geassocieerde virale 10, retrovirale 11, en lentivirale vectoren 12,13 in de foetus resulteerde in de transductie van meerdere organen ver van de plaats van injectie met een lange-termijn genexpressie. In utero gentherapie kan daarom worden beschouwd als een mogelijke behandeling strategie voor enkel gen aandoeningen, zoals spierdystrofie of taaislijmziekte. Een ander potentieel voordeel van IUT is de mogelijkheid om immuun tolerantie te induceren van een specifiek antigeen. Zoals te zien in muizen met hemofilie, de invoering van factor IX vroeg in de ontwikkeling resulteert in een tolerantie voor dit eiwit. 14
In aanvulling op het gebruik ervan bij het onderzoek naar mogelijke menselijke therapieën, kan de muis-model van de IUT zijn een krachtige tool om fundamentele vragen in de ontwikkelings-en stamcel biologie te bestuderen. Bijvoorbeeld, kan men leveren verschillende kleine moleculen voor het induceren of specifieke gen expressie te remmen bij bepaalde stadia zwangerschapsdiabetes en ontwikkelingstrajecten te manipuleren. De impact van deze wijzigingen aangebracht kunnen worden beoordeeld op verschillende tijdstippen na de eerste transplantatie. Bovendien kan een transplantatie pluripotent of lineage specifieke progenitor cellen in de foetale omgeving om stamcellen differentiatie in een niet-bestraalde en onverstoord hostomgeving bestuderen.
De muis model van de IUT heeft reeds tal van inzichten binnen het gebied van immunologie, en de ontwikkelings-en stamcel biologie. In deze video-gebaseerd protocol, beschrijven we een stap-voor-stap benadering tot het uitvoeren van IUT in muis foetussen en een overzicht van de kritische stappen en mogelijke valkuilen van deze techniek.
Protocol
Discussion
Meer dan 50 jaar geleden, Billingham, Brent, en Medawar worden gebruikt in de baarmoeder transplantatie in muizen om immuun tolerantie voor vreemde eiwitten te induceren. 16 Sinds die tijd zijn er verschillende varianten van deze techniek is gebruikt om de vragen in de immunologie en stamcelbiologie adres.
Het protocol hier beschreven is een van de meest toegankelijke methoden voor het IUT. De foetale lever biedt een gemakkelijk doelwit gevisualiseerd en biedt toegang tot…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We willen onze financiering bronvermelding: Het California Institute for Regeneratieve Geneeskunde Klinische Fellow Training Grant (AN), National Science Foundation (MW), Irene Perstein Award (TCM), American College of Surgeons (TCM), American Pediatric Chirurgische Association ( TCM), en de March of Dimes (TCM).
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Pipettes | Kimble | 71900-100 | ||
| Pipette puller | Sutter Instruments Company | Model P-30 | ||
| Microinjector | Narishige | IM-300 | ||
| Pipette sharpener | Sutter Instruments Company | Model BV-10 |
References
- Flake, A. W. Treatment of X-linked severe combined immunodeficiency by in utero transplantation of paternal bone marrow. N Engl J Med. 335, 1806-1810 (1996).
- Wengler, G. S. In-utero transplantation of parental CD34 haematopoietic progenitor cells in a patient with X-linked severe combined immunodeficiency (SCIDXI). Lancet. 348, 1484-1487 (1996).
- Flake, A. W., Zanjani, E. D. in utero hematopoietic stem cell transplantation: ontogenic opportunities and biologic barriers. Blood. 94, 2179-2191 (1999).
- Merianos, D. J. Maternal alloantibodies induce a postnatal immune response that limits engraftment following in utero hematopoietic cell transplantation in mice. J Clin Invest. 119, 2590-2600 (2009).
- Peranteau, W. H., Endo, M., Adibe, O. O., Flake, A. W. Evidence for an immune barrier after in utero hematopoietic-cell transplantation. Blood. 109, 1331-1333 (2007).
- Kim, H. B., Shaaban, A. F., Yang, E. Y., Liechty, K. W., Flake, A. W. Microchimerism and tolerance after in utero bone marrow transplantation in mice. J Surg Res. 77, 1-5 (1998).
- Durkin, E. T., Jones, K. A., Rajesh, D., Shaaban, A. F. Early chimerism threshold predicts sustained engraftment and NK-cell tolerance in prenatal allogeneic chimeras. Blood. 112, 5245-5253 (2008).
- Mackenzie, T. C., Shaaban, A. F., Radu, A., Flake, A. W. Engraftment of bone marrow and fetal liver cells after in utero transplantation in MDX mice. J Pediatr Surg. 37, 1058-1064 (2002).
- Hayashi, S. Mixed chimerism following in utero hematopoietic stem cell transplantation in murine models of hemoglobinopathy. Exp Hematol. 31, 176-184 (2003).
- Bouchard, S. Long-term transgene expression in cardiac and skeletal muscle following fetal administration of adenoviral or adeno-associated viral vectors in mice. J Gene Med. 5, 941-950 (2003).
- Meza, N. W. Rescue of pyruvate kinase deficiency in mice by gene therapy using the human isoenzyme. Mol Ther. 17, 2000-2009 (2009).
- MacKenzie, T. C. Efficient transduction of liver and muscle after in utero injection of lentiviral vectors with different pseudotypes. Mol Ther. 6, 349-358 (2002).
- MacKenzie, T. C. Transduction of satellite cells after prenatal intramuscular administration of lentiviral vectors. J Gene Med. 7, 50-58 (2005).
- Sabatino, D. E. Persistent expression of hF.IX After tolerance induction by in utero or neonatal administration of AAV-1-F.IX in hemophilia B mice. Mol Ther. 15, 1677-1685 (2007).
- Mellor, A. L., Munn, D. H. Immunology at the maternal-fetal interface: lessons for T cell tolerance and suppression. Annu Rev Immunol. 18, 367-391 (2000).
- Billingham, R. E., Brent, L., Medawar, P. B. Actively acquired tolerance of foreign cells. Nature. 172, 603-606 (1953).
- Endo, M. Gene transfer to ocular stem cells by early gestational intraamniotic injection of lentiviral vector. Mol Ther. 15, 579-587 (2007).
- Waddington, S. N. Long-term transgene expression by administration of a lentivirus-based vector to the fetal circulation of immuno-competent mice. Gene Ther. 10, 1234-1240 (2003).
- Schachtner, S., Buck, C., Bergelson, J., Baldwin, H. Temporally regulated expression patterns following in utero adenovirus-mediated gene transfer. Gene Ther. 6, 1249-1257 (1999).
