A Novel Surgical Ansatz intratracheale Verabreichung von Wirkstoffen in einem Fetal Mouse Model
Summary
Wir entwickelten eine neuartige chirurgische Ansatz für intratracheale Verabreichung von Wirkstoffen in die Maus Fötus. Die Transportroute ist effizienter bei der Ausrichtung der fetalen Mauslungen als der üblicherweise verwendete intra-Fruchtwasser Injektion. Dieses Verfahren hat sich nicht in einem Mausmodell wurden bisher beschrieben.
Abstract
Pränatalen pulmonalen Verabreichung von Zellen, Gene oder pharmakologische Mittel könnte die Grundlage für neue therapeutische Strategien für eine Vielzahl von genetischen und erworbenen Erkrankungen. Abgesehen von angeborenen oder ererbten Abnormalitäten mit der Anforderung für eine langfristige Expression des Gens geliefert, mehrere nicht-ererbte Kindstod, wo kurzfristige Genexpression oder pharmakologische Intervention ist ausreichend, um therapeutische Wirkungen zu erzielen, werden als potentielle zukünftigen Indikationen für diese berücksichtigt Ein solcher Ansatz. Kandidaten Krankheiten, für die Anwendung von kurzfristigen frühe Behandlung konnte die transiente neonatalen Mangel an Surfactant Protein B Bewirken Atemnotsyndroms bei Neugeborenen oder 1,2 hyperoxischen Verletzungen des neonatalen Lunge 3 sein. Candidate Krankheiten, für dauerhafte therapeutische Korrektur sind Cystic Fibrosis (CF) 4, genetische Varianten von Tensid Defizite 5 und α1-Antitrypsin-Mangel 6.
<p class = "jove_content"> Im Allgemeinen ist ein wichtiger Vorteil der pränatalen Gentherapie die Fähigkeit zur therapeutischen Intervention früh in der Entwicklung beginnen, auf oder sogar vor der klinischen Manifestation des Patienten und verhindert so irreparable Schäden für den Einzelnen. Darüber hinaus haben fötalen Organen eine erhöhte Zellteilungsrate um erwachsenen Organen, die eine effizientere Gen oder Stammzelle Transfer in den Fötus ermöglichen kann verglichen. Darüber hinaus wird in utero Gentransfer durchgeführt werden, wenn die Person das Immunsystem nicht vollständig ausgereift. Daher sollte die Transplantation von Zellen oder heterologe Supplementierung eines nicht-funktionellen oder abwesend Protein mit einer korrekten Version nicht verursachen Immunsystem Sensibilisierung gegenüber der Zelle, Vektor oder Transgen Produkt, das kürzlich hat sich der Fall sein mit sowohl zelluläre und Gentherapien 7 .In der vorliegenden Studie untersuchten wir das Potenzial, das direkt auf den fetalen Luftröhre in einem Maus-modell. Diese Vorgehensweise ist in den Einsatz in größeren Tiermodelle wie Kaninchen und Schafe 8, und auch in einer klinischen Umgebung 9, sondern muss vorher nicht Date in einem Maus-Modell durchgeführt. Bei der Untersuchung des Potenzials der fetalen Gentherapie für genetische Erkrankungen wie CF, ist der Maus-Modell sehr nützlich als erste Proof-of-concept wegen der breiten Verfügbarkeit der verschiedenen transgenen Maus-Stämme, die gut dokumentiert Embryogenese und fetale Entwicklung, weniger strenge ethische Vorschriften, kurz Schwangerschaft und die große Wurfgröße.
Verschiedene Zugangswege beschrieben worden, um die fetale Nager Lungenkrebs gezielt, einschließlich intra-Fruchtwasser Injektion 10-12, (Ultraschall-geführte) intrapulmonalen Injektion 13,14 und intravenöser Verabreichung in den Dottersack Schiffen 15,16 oder Nabelschnur 17. Unsere neuartige chirurgische Verfahren ermöglicht es Forschern, die Mittel der Wahl direkt in den fötalen Maus Luftröhre, die ermöglicht injizierenfür eine effizientere Abgabe an die Atemwege als existierende Techniken 18.
Protocol
Discussion
Kritische Schritte
- Die Maus Sorte haben wir entschieden, mit zu arbeiten ist NMRI Mäuse, weil sie eine reiche Zahl an Jungtieren (durchschnittliche Wurfgröße 14,4 ± 1,8, eigene Daten), tolerieren Eingriffe gut und haben gute mütterliche Eigenschaften.
- Platzieren des Tabaksbeutelnaht durch die Gebärmutterwand und den fetalen Membranen ist ein kritischer Schritt, wie Sie wollen nur die fetalen Kopfes und nicht die Schultern aussetzen, sonst Neupositionierung ist es fast unmöglich, ohne Trauma. <…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
MC und avdp sind Doktoranden durch Zuschüsse aus dem Institut zur Förderung von Innovation durch Wissenschaft und Technologie in Flandern (IWT-Vlaanderen) unterstützt. JT hat einen Teilzeit Clinical Research Fellowship (KOOR) von UZ Leuven. DV ist ein Doktorand durch einen Zuschuss von der KU Leuven, DBOF/10/062 unterstützt. MMDC ist ein Doktorand durch einen Zuschuss aus Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento (CNPq) und Erasmus Mundus unterstützt. Forschung wurde von IWT-Vlaanderen finanziert, die von der EG-Finanzhilfe DIMI (LSHB-CT-2005 bis 512.146) und durch die In-vivo Molecular Imaging Research Gruppe (IMIR) von der KU Leuven. Wir würden gerne die UPenn Vector Core von James M. Wilson für ihre freundliche Gabe des AAV6.2 Verpackungen Plasmid für rAAV-Vektor Produktion gegründet anerkennen.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| NMRI mice | Janvier, Le Genest St Isle, France | ||
| Isoflurane | Isoba, Intervet / Schering-Plough Animal Health, Milton Keynes, UK | ||
| Prolene 6-0 | Ethicon, Groot Bijgaarden, Belgium | ||
| Vicryl 5-0 | Ethicon, Groot Bijgaarden, Belgium | ||
| 50 μl Hamilton Glass Syringe, Model 1710.5 TLLX SYR | Hamilton, Reno, NV, USA | 5495-20 | |
| 30G sharp needle | Hamilton, Reno, NV, USA | 7762-03 | |
| 2% xylocaine | AstraZeneca, Zoetermeer, The Netherlands |
References
- Willson, D. F., Notter, R. H. The future of exogenous surfactant therapy. Respir. Care. 56, 1369-1388 (2011).
- Abdel-Latif, M. E., Osborn, D. A. Intratracheal Clara cell secretory protein (CCSP) administration in preterm infants with or at risk of respiratory distress syndrome. Cochrane Database Syst. Rev. CD008308, (2011).
- Thebaud, B. Vascular endothelial growth factor gene therapy increases survival, promotes lung angiogenesis, and prevents alveolar damage in hyperoxia-induced lung injury: evidence that angiogenesis participates in alveolarization. Circulation. 112, 2477-2486 (2005).
- Griesenbach, U., Alton, E. W. Gene transfer to the lung: lessons learned from more than 2 decades of CF gene therapy. Adv. Drug Deliv. Rev. 61, 128-139 (2009).
- Aneja, M. K., Rudolph, C. Gene therapy of surfactant protein B deficiency. Curr. Opin. Mol. Ther. 8, 432-438 (2006).
- Flotte, T. R., Mueller, C. Gene therapy for alpha-1 antitrypsin deficiency. Hum. Mol. Genet. 20, R87-R92 (2011).
- Roybal, J. L., Santore, M. T., Flake, A. W. Stem cell and genetic therapies for the fetus. Semin Fetal Neonatal Med. 15, 46-51 (2010).
- Peebles, D. Widespread and efficient marker gene expression in the airway epithelia of fetal sheep after minimally invasive tracheal application of recombinant adenovirus in utero. Gene Ther. 11, 70-708 (2004).
- Deprest, J., Gratacos, E., Nicolaides, K. H. Fetoscopic tracheal occlusion (FETO) for severe congenital diaphragmatic hernia: evolution of a technique and preliminary results. Ultrasound Obstet. Gynecol. 24, 121-126 (2004).
- Buckley, S. M. Intra-amniotic delivery of CFTR-expressing adenovirus does not reverse cystic fibrosis phenotype in inbred CFTR-knockout mice. Mol. Ther. 16, 819-824 (2008).
- Davies, L. A. Adenovirus-mediated in utero expression of CFTR does not improve survival of CFTR knockout mice. Mol. Ther. 16, 812-818 (2008).
- Mitchell, M., Jerebtsova, M., Batshaw, M. L., Newman, K., Ye, X. Long-term gene transfer to mouse fetuses with recombinant adenovirus and adeno-associated virus (AAV) vectors. Gene Ther. 7, 1986-1992 (2000).
- Henriques-Coelho, T. Targeted gene transfer to fetal rat lung interstitium by ultrasound-guided intrapulmonary injection. Mol. Ther. 15, 340-347 (2007).
- Toelen, J. Fetal gene transfer with lentiviral vectors: long-term in vivo follow-up evaluation in a rat model. Am J Obstet Gynecol. 196, e1-e6 (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).
- Waddington, S. N. Permanent phenotypic correction of hemophilia B in immunocompetent mice by prenatal gene therapy. Blood. 104, 2714-2721 (2004).
- Senoo, M. Adenovirus-mediated in utero gene transfer in mice and guinea pigs: tissue distribution of recombinant adenovirus determined by quantitative TaqMan-polymerase chain reaction assay. Mol. Genet. Metab. 69, 269-276 (2000).
- Carlon, M. Efficient gene transfer into the mouse lung by fetal intratracheal injection of rAAV2/6.2. Mol. Ther. 18, 2130-2138 (2010).
- Schmiedl, A. Lipopolysaccharide-induced injury is more pronounced in fetal transgenic ErbB4-deleted lungs. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol Physiol. 301, L490-L499 (2011).
- Buckley, S. M. Factors influencing adenovirus-mediated airway transduction in fetal mice. Mol. Ther. 12, 484-492 (2005).
