Summary
Этот протокол предназначен для описания свиных гепатоцитов изоляции и ex vivo гена доставки вылечить модели метаболических заболеваний через трансплантация аутологичных клеток. Хотя эта конкретная модель имеет уникальные преимущества, которые способствуют успешной терапии, является применение соответствующей основой для решения дополнительных заболеваний и указаний.
Abstract
Генная терапия является идеальным выбором для лечения многие врожденные дефекты метаболизма печени. Экс vivo, лентивирусные векторы успешно используются в лечении многих кроветворных заболеваний в организме человека, как их использование обеспечивает стабильное трансген выражение благодаря вектор способность интегрироваться в хост геномов. Этот метод демонстрируется применение ex vivo генной терапии гепатоцитов к большой животной модели наследственных Тирозинемия типа I. Этот процесс состоит из 1) изоляции первичных гепатоцитов из аутологичной доноров/получателей помощи животным, 2) ex vivo гена доставки через гепатоцитов трансдукция с лентивирусные вектор и 3) аутологичной трансплантации исправленные гепатоцитов через портал вен инъекций. Успех метода обычно опирается на эффективный и стерильные удаления резекции печени, тщательной обработке подакцизным образца для изоляции жизнеспособных гепатоцитов достаточно для повторного голокоренные, высокий процент трансдукции изолированных клеток, и Асептические хирургические процедуры по всему для предотвращения инфекции. Технический сбой в любой из этих шагов приведет к низкой урожайностью жизнеспособных transduced гепатоцитов аутологичной трансплантации или заражения животного доноров/получателей помощи. Свинья модель наследственной Тирозинемия человека типа 1 (HT-1) выбрали для этого подхода является однозначно поддаются такой метод, как даже небольшой процент приживления исправленные клеток приведет к заселения печени с здоровые клетки, основанный на мощный Селективное преимущество над родной больной гепатоцитов. Хотя этот рост выбор не будет справедливо для всех указаний, этот подход является основой для расширения в другие показания и позволяет для манипулирования этой среды для решения дополнительных заболеваний, как в печени и за ее пределами, в то время как контроль за воздействием вирусный вектор и возможность пробить токсичности и tumorigenicity.
Introduction
Врожденные дефекты метаболизма печени — семейство генетических заболеваний, которые коллективно затрагивают как многие, как 1 в 800 живорожденных1. Многие из этих заболеваний одного гена дефекты2 и функционально могут быть вылечены путем введения одной исправленные копии гена пострадавших в достаточное количество гепатоцитов3. Фактический процент гепатоцитов, которые необходимо исправить варьируется в зависимости от заболевания4 и в значительной степени зависит от характера белка, который кодирует, например, экскретируется белки против цитоплазмы. В большинстве случаев эффективность любого лечения для метаболических заболеваний легко assayed через присутствие биомаркеров часто доступны в циркуляции.
HT-1 является врожденным ошибка метаболизма в печени, что приводит к от дефекта в fumarylacetoacetate гидролазы (ФА)5, последний шаг ферментативные тирозин метаболизм6. FAH дефицит приводит к построению токсичных метаболитов в печени, что может привести к острой печеночной недостаточности и смерти или в хронической формы болезни могут вызвать цирроз и гепатоцеллюлярной карциномы. Заболевание клинически управляется администрацией 2-(2-nitro-4-trifluoromethylbenzoyl)-1,3-cyclohexanedione (NTBC), малые молекулы ингибитора фермента вверх по течению от ФА в метаболизме тирозина. Заболевание представляет собой идеальную среду для проверки методов генной терапии, как успешной коррекции даже небольшое количество гепатоцитов в конечном итоге приведет к заселения всей печени с исправленной ячейки в больших и малых животных моделях 7 , 8. это происходит потому, что исправить клетки имеют глубокие выживания преимущество над нескорректированной клетки за счет накопления токсичных метаболитов в последнем. Потеря нескорректированной гепатоцитов позволяет для выборочного расширения исправленные гепатоцитов в соответствии с регенеративной способностью печени. Лечение может легко следовать измерения сокращение циркулирующих тирозин и succinylacetone уровнях, после трансплантации.
Для того, чтобы оправдать захватнический характер процедуры, которая включает в себя частичной гепатектомии, Цель этого подхода должен быть прочный лечения. Таким образом некомпетентных лентивирусные векторы репликации используются потому, что они будут стабильно интегрироваться в геном гепатоцитов9. обеспечение доставки исправленные гена для всех дочерних клеток в печени растет и расширяется заменить быстрой потери нескорректированной клеток. Это выгодно над адено связанных вирусных векторов (AAV), которые существуют главным образом как episomes, которые могут передаваться только на одну ячейку дочь во время митоза10 тем самым потерять любой эффект терапии в течение нескольких недель.
Несмотря на растущий объем литературы поддерживает безопасность человека11, опасения за генотоксичных события смягчаются путем ограничения трансдукции клеток хозяина в среде с контролируемой в пробирке . Бесплатные Векторные вводится никогда не системно принимающей страны при выполнении этого метода, ограничивая воздействие гепатоцитов, которые будет вновь внесен с аутологичной трансплантацией через воротной вены.
Этот доклад описывает метод хирургического и ex vivo процедуры, используемые для изоляции гепатоцитов для генной терапии ex vivo и12 последующих аутологичной трансплантации для лечения свинья HT-18. Весь процесс включает в себя 1) частичной гепатектомии, который служит источником гепатоцитов и стимулом роста для печени хоста, 2) изоляции гепатоцитов из подакцизным печени, следуют ex vivo гена коррекции и, наконец, 3) реинтродукция исправленные гепатоцитов обратно в узле. Метод, описанный для всех крупных животных моделей с некоторыми изменениями, но только свинья фа недостаточным13 будет иметь преимущество выборочного среды для исправленной гепатоцитов.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все животные процедуры были проведены в соответствии с институциональных руководящих принципов и были рассматриваются и утверждаются институциональный уход животных и использование Комитет (IACUC) до проведения исследования. Описанные здесь процедуры выполнялись на мужские и женские большие белые ферме свиней (50% Landrace/50% большой белый генетический фон) до 3 месяцев возраста, которые считаются здоровыми и подходит для хирургии. Животные размещены социально если считают несовместимой сотрудниками ветеринарных учреждениях. Животные питаются соответствующие уровни Чоу дважды ежедневных и наблюдаемые клинические признаки ухода сотрудников по крайней мере один раз в день.
1. Подготовка к операции
- Администрирование телазол 5 мг/кг и ксилазина 2 мг/кг внутримышечно, чтобы побудить седативный эффект. Администрировать бупренорфин SR подкожно в дозе 0,18 мг/кг для послеоперационного обезболивания (предполагалось анальгезии от этой дозы будет до 72 ч). Вручную проверьте животное для ответов проверить седативный эффект.
- После того, как успокоительное, вставьте внутривенного катетера в Вену периферийных уха для фармакологической доступа.
- Цефазолин внутривенного введения 25 мг/кг и администрировать внутримышечно 5 мг/кг Цефтиофур предоперационная.
- Администрировать нормальное saline внутривенно, чтобы держать артериальное давление и частота сердечных сокращений в нормальных физиологических пределах во всей процедуре.
- Место orogastric трубки для распаковки желудка. Выполняют эндотрахеальной интубации с соответствующего размера эндотрахеальную трубку, проверки надлежащего размещения сжимая груди вручную, чтобы обнаружить выдох и затем механически вентиляции животное с изофлюрановая 1-3%.
- Место электрокардиограммы (ЭКГ) приводит, тонометра, датчик температуры и пульсоксиметр для мониторинга и записи жизненно важные признаки. Поместите животное в лежачем положении, скраб живота от грудной клетки таз с Бетадин и драпировка среду.
- Проветрите субъекта с 1-3% изофлюрановая во время процедуры для поддержания хирургической плоскости анестезии. Продолжать контролировать жизненно важные признаки изменения и настроить изофлюрановая соответственно для поддержания сердечного ритма на уровнях предварительного разреза, если перепады давления крови резко, уменьшить изофлюрановая и инициировать институционально утвержденного агентов, чтобы восстановить жизнеспособность, такие как внутривенно адреналин.
- Запись, пульс, частота дыхания, артериальное давление и температуры тела на запись хирургическая процедура, чтобы отслеживать и поддерживать благосостояние животных согласно учреждение конкретной политики для обеспечения соответствия стандартам крупных животных.
2. лапароскопическая частичной гепатектомии
- Выполните начальный порт сайта запись с использованием открытых Хассен техника краниально к пупка. Когда визуализируется брюшины, безопасно ввести 12 мм троакар в брюшную полость. Проходят 5 мм, 30°, область через этот порт.
- Insufflate живота с CO2 15 мм рт.. Под прямой визуализации с помощью лапароскопической камеры поместите два дополнительных 5 мм порты триангуляции на левой боковой доле печени. Точное размещение портов будет зависеть от размера и анатомии животных.
- На данный момент место лапароскоп в один из портов 5 мм.
- Определение сегмента левой боковой точке основных трещина левой доли печени. Эта трещина отделяет медицинских и левой боковых сегментов. Обеспечения портала структур наряду с печеночной вены вдоль этой щели с помощью хирургического степлер (см. Таблицу материалы). Разрез паренхимы через этот трещина, используя последовательный обстрелов из степлер, 60, 45 или 30 мм длиной сосудистых нагрузок.
- При завершении Паренхиматозный резекции, оцените остатки печени для обеспечения адекватного гемостаза. Контроль, любое кровотечение из паренхимы с Прижигающая или шва.
- Извлечь печени раздел с помощью эндоскопической graspers и эндоскопической ткани извлечения мешок.
- Удалите порты и закрыть 12 мм порт разрез в три слоя шва Прерванный размер 0 для срединной фасции, идущий швом 2-0 для глубоких дермального слоя и работает 4-0 шовный subcuticular слоя. 5 мм портов может быть закрыт в один слой с 2-0.
- Место стерильную повязку на разрезы (см. Таблицу материалы).
- Когда клетки будет готова в менее чем 4 часа, сохранить животных под общим наркозом постоперационно до времени аутотрансплантации.
- В качестве альтернативы, если Сотовый манипуляции требуют более длительных периодов (таким образом, чтобы позволить формирование гепатоцитов сфероидов или дольше трансдукции/выбор, основанный на отдельных приложений этот метод) позволяют животное, чтобы оправиться от анестезии и повторите индукции анестезии шаги до аутотрансплантация когда клетки будут готовы.
3. гепатоцит изоляции
- Подключите Перистальтический насос с перфузии для доставки решения теплой дисперсии (поддерживается в водяной бане 43 ° C) к катетеры быть помещены в большие подвергаются сосуды печени секции, таким образом, что решение температура-38 ° C на введение в ткани. Все трубы, оборудование и решения должна поддерживаться стерильные, чтобы убедиться, что клетки для трансплантации.
- Премьер насос и трубы с за II до запорный позиционируется для переключения между I и II за доставку на ткани. Переключитесь % я позиции и премьер оставшуюся часть набора труб, заполнение в линии Пузырь ловушки полностью во избежание введения запорный пузырьков воздуха в ткани.
- Подготовьте чистую поперечной сократить перпендикулярно к печеночной циркуляции раскрыть сечения ветвей воротной вены и печеночные Вены для катетеризации.
- Catheterize доступных открытых вен с плотно пригнанной катетер, чтобы избежать утечки perfusate. Иглу, по крайней мере 1 портал и 1 печеночной вены для обеспечения адекватной перфузии тканей.
- Обеспечить catheter(s) заливают/бесплатно воздуха перед размещением катетер в Вену.
- Perfuse с теплой одного в 100 мл/мин, перемещение отводной трубки от вен вен каждые 30 секунд до 1 мин цикла жилах всех доступных для 15 – 20 мин. Во время одного, инфузионная эвакуации трубки поддон процедуры в контейнер отходов под вакуумом.
- Переключитесь на II в 100 мл/мин, велосипеде через вены как с одного, для в общей сложности 30 мин. Во время за II используйте обратный насос для корзины за II обратно в резервуар для повторного администрации для сохранения подготовка активных ферментов. Задать обратный насос меньше, чем отток насоса (т.е., 94 мл/мин), соблюдая осторожность, чтобы не возвращать излишнего воздуха к бутылке, источник.
- Если печень капсулы перерывы, это время может быть уменьшено.
- Если печень не переваривается полностью (не оставаться ямочки, с нежной фокуса давлением) могут быть выполнены дополнительные 5 мин перфузии.
- Иногда (примерно каждые 5 минут) документ температуры поверхности Пузырь ловушки и/или печени для обеспечения гепатоцитов не становится холодно. Если печень становится холодно (< 35 ° C) увеличение тепла водяной бане для восстановления печени температуры ближе до 38 ° C. Функции печени следует Бланш мере перфузии.
- Удаление печени стерильные пластины или Петри для транспортировки капот культуры клеток. Покрывают стерильной поле с стерильных Пелерина для поддержания целостности во время обработки гепатоцитов.
- Предоставлять Секции печени из стерильных Пелерина и погрузите печени с холодной гепатоцитов мыть СМИ (HWM). Нарушить капсулы, перетаскивая ножницы в верхней. Стерильные перчатки, массируют печени выпустить гепатоцитов в среду.
- Фильтр HWM, содержащие гепатоцитов через стерильную марлю в центрифуге бутылки большой (~ 200 мл). Вымойте гепатоцитов через следующую процедуру в трех экземплярах, сочетание клетки гранулы из нескольких бутылок после первого ресуспендирования (если применимо):
- Центрифуга 50 x g, 5 мин, 4 ° C.
- Аспирационная и Ресуспензируйте в 150 мл HWM.
- Оставьте гранулы в HWM после стирки 3rd .
- Граф концентрации клеток с помощью Горяева или другого устройства, как доступные. Эти клетки теперь готовы для ex vivo манипуляции интереса, включая генотерапии, сортировки клеток или другие специализации до аутотрансплантации. Окончательный объем HWM может корректироваться целевой конкретной концентрации (клеток/мл).
4. гепатоцит трансдукция
- Ресуспензируйте гепатоцитов в средствах массовой информации (Дульбекко изменение орел средний [DMEM], 10% плода бычьим сывороточным [FBS], пенициллин-стрептомицина,-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic кислота [HEPES] 4, дексаметазон, эпидермального фактора роста [EGF] и NTBC) на 1-2 миллион клеток / мл в коническую пробирку на льду.
- Оттепель лентивирусные вектор при комнатной температуре и добавить в конической трубки на льду на целевой 20 кратности инфекции (МВД) для связывания клеток. Вращайте клетки на 4 ° C 10 об/мин 90 мин для привязки вирусный вектор к клеточной поверхности.
- Передача трубы до 37 ° C на 30 – 40 мин инвертировать смешивать каждые 5 минут для облегчения векторного преобразователя связанной ячейки.
- Центрифуга клетки на 50 x g при 4 ° C для 4 мин Ресуспензируйте Пелле клеток в солевой раствор в нужной концентрации на льду. Повторите это мыть, чтобы обеспечить удаление любой свободный вектор от подготовки.
- Если возможно плиты достаточно аликвоты клеток (т.е., 500 000 ячеек на хорошо в 6 хорошо клетки культуры пластина) для проверки жизнеспособности, адгезии, электромеханической эффективности и т.д.
Примечание: Это часто не позволяет оценить эти параметры до аутотрансплантация, особенно для тот же день процедур. К примеру описываемую процедуру занятых непомеченным Fah cDNA под контролем альфа-1 антитрипсина печени конкретной промоутера, который не был легко assayable в гепатоцитах до трансплантации. Однако эти позолоченные клетки могут assayed после аутотрансплантации как показатель успеха трансдукции (т.е., через западный blotting) или предсказатель общего успеха процедуры.
5. гепатоцит трансплантации
- Идентифицировать воротной вены через УЗИ с помощью датчика 2 до 5 МГц. Прямые 18 Г, 5-дюймовый иглы к основной воротной вены проксимальнее его бифуркации.
- Начните медленно ручной настой до 1 x 109 гепатоцитов (приблизительно 10 g) с помощью шприца. Монитор портала давления во время пересадки с помощью катетера инфузии.
- Если портал давление возрастет более чем 8 мм рт.ст выше базовой линии, приостанавливать инфузии и позволить давление, чтобы вернуться в базовых уровней.
- Если портал давления не вернуться к базовой после приостановки настой на пять минут, прекратить вливания.
- После пересадки и удаления катетера используйте ультразвук оценить наличие тромбоза и направить поток в воротной вены.
6. послеоперационное восстановление и техническое обслуживание
- Перемещение при условии надлежащего восстановления области и наблюдать до тех пор, пока животное полностью амбулаторных, мониторинг ЧСС, Сатурация кислорода и температура тела каждые 15 – 30 мин поддержания температуры тела с теплого одеяла или обертывание подогревом воздуха, при необходимости.
- Администрировать омепразола 1 мг/кг, рот ежедневно (до конца исследования) для уменьшения шансов желудочных язв, которые могут произойти с приступами inappetence.
- После операции животное тесно контролируется лаборатории и ветеринарного персонала и обычно не требуют дополнительных обезболивающее отдельно от дозы предоперационное бупренорфина. Если квалифицированного ветеринарного ухода сотрудников (разрез, охрана, inappetence, вялость) наблюдаются признаки бедствия/боли, могут назначаться противовоспалительные средства (например, Carprofen).
7. рецепты
- В таблице 1 приведена рецепты, используемые в настоящем Протоколе.
| Реагент | HWM | Реагент | За я (10 x) | За II (10 x) |
| Уильямс-E порошок (г/Л) | 10.8 | NaCl (г/Л) | 83 | 39 |
| NaHCO3 (г/Л) | 2.2 | KCl (г/Л) | 5 | 5 |
| HEPES (г/Л) | 2.6 | HEPES (г/Л) | 24 | 240 |
| Ручка/стрептококк (100 x, мл/Л) | 10 | EGTA (г/Л) | 9.5 | - |
| Плода бычьим сывороточным (мл/Л) | 100 | N-ацетил L-цистеин | 8 | 8 |
| pH | 7.3 | (N-A-C, г/Л) | ||
| Нитроглицерина (мл/Л) | 5 | 5 | ||
| CaCl2 2 H2O (г/Л) | - | 7 | ||
| Коллагеназы D (мг/мл) | - | 0.2 | ||
| pH | 7.4 | 7.6 |
Таблица 1: Рецепты для решения, используемые в изоляции гепатоцитов из печени секций.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Резекция печени и аутологичной трансплантации схематически представлены на рисунке 1. Представитель когорты 5 свиней, которые подверглись резекции печени, большинство было урожайности > 1 х 109 гепатоцитов с приблизительно 80% жизнеспособность (Таблица 2), обеспечивая большое количество клеток для любого типа желаемого манипуляции, в том числе ген терапии. Последующие культуры-пересаженные часть подготовленных гепатоцитов из каждого из этих 5 свиней показал хорошие жизнеспособность и адгезии, с типичной гепатоцитов морфология 46 часов после трансдукция и первоначального покрытия (рис. 2). Эти результаты являются представитель по успешной подготовки, в то время как плохие результаты будут указываться с низким количеством клеток, жизнеспособность или минимальное соблюдение в монослое клеток.
Биопсия печени до лечения фа- / - свиньи показывает выражение не FAH через иммуногистохимия (рис. 3). Первоначальный приживления будет зависеть от количества клеток, вновь во время пересадки. Трансдукция частоты свинину гепатоцитов в пробирке с помощью человека в MOI 10 ту/гепатоцитов — обычно 70-100%. Прижившимися клетки клонально будет расширяться в фа- / - печени, до тех пор, пока весь печени заполнен исправленные клетками. Представитель биопсий на 2, 6 и 12 месяцев демонстрируют Хронология фа положительных клеток расширения, который обычно завершается через 12 месяцев после трансплантации (рис. 3). Даже низкий процент приживления ожидается в конечном итоге населить печени, хотя фактический первоначальный приживления ставки не были оценены в этом эксперименте.
Свиньи являются тщательно контролируемых после трансплантации для увеличения веса, как отказ процветать является признаком, что не достаточно исправить гепатоцитов присутствуют. В этом случае животные являются циклически обратно на NTBC при необходимости до исправлениями гепатоцитов населения является достаточным для полного отлучения от наркотиков. Оценки распространения биомаркеров обеспечивает легкий доступ к следовать терапии. Как только животное достигла около 20% заселение исправленные гепатоцитов в печени, тирозин и succinylacetone уровнях нормализуется по сравнению с одичал тип животных (рис. 4A). Кроме того под очищенных или неочищенных фа- / - свинья демонстрирует аналогичные фиброзных изменений печени, видели в пострадавших людей, которые могут сопровождаться Masson trichrome окрашивание серийный биопсий8. Суррогатных маркеров текущей травмы печени могут быть оценены опробование циркулирующих печеночных ферментов, таких как аспартатаминотрансфераза и щелочной фосфатазы. В то время как неисправленный животных показывают значительное повышение в обоих параметров, по сравнению с дикого типа животных, ex vivo генной терапии возвращает эти ценности сыворотке нормальный (рис. 4B и 4 C). Наконец общего здоровья печени метаболизм нарушается в необработанной фа- / - свиньи, как указано на фасады в циркулирующих аммиака. Заселения печени с исправленные клетками восстанавливает одичал тип уровней аммиака (рис. 4 d).
Рисунок 1: гепатектомии и аутологичной трансплантации. (По часовой стрелке сверху) Частичную резекцию печени проводится по этому вопросу представляют собой источник гепатоцитов и стимулирования регенерации печени. Гепатоциты изолированы от резекции печени (синие клетки), transduced ex vivo с лентивирусные вектор, содержащий трансген интерес (коричневые клетки), а затем transduced клетки autologously пересаженные обратно в источник животных через инъекции воротной вены. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: первичный свинья гепатоцитов из печени секций. Гепатоцитов были культивированный от резекции печени из 5 разных свиней, преобразованы с лентивирусные вектор и позволено расти в течение 48 часов для демонстрации морфологии, жизнеспособность, чистоты и адгезии к культуре блюда. Эти в vitro качественные оценки служат индикаторами суррогата для вероятность успешного приживления в естественных условиях для каждого приготовления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: Исправлена гепатоцитов населить фа- / - свинья печени. Фа иммуногистохимия из биопсии печени, 0, 2, 6 и 12 месяцев после ex vivo генной терапии аутологичной гепатоцитов. Лечить фа- / - шоу свиней не фа положительных клеток в печени (A). Через два месяца после пересадки (B), отдельных очагов FAH позитивные гепатоцитов видны, которые затем проходят расширения для замены 50 – 60% печени на 6 месяцев (C), после чего полная замена, видели на 12 месяцев (D). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: Биохимия сыворотки на 10 месяцев пост ex vivo генной терапии в фа - / - свиней. 10 месяцев после терапии, тирозин, аспартат (АЛТ)14, щелочной фосфатазы (ALP) и уровней аммиака значительно ниже, чем необработанных FAH несовершенным животных и неотличимы от дикого типа уровней. Данные были проанализированы на значение с помощью теста Mann-Whitney U (значения, представленныеp ). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
| Свинья | Всего клеток (x 106) | Живой клетки (x 106) | Жизнеспособность (%) |
| 1 | 1381 | 1160 | 84 |
| 2 | 1,000 | 770 | 77 |
| 3 | 1 213 | 995 | 82 |
| 4 | 789 | 671 | 85 |
| 5 | 1318 | 975 | 74 |
| Среднее | 1140 | 914 | 80 |
| ST-Dev | 244 | 194 | 5 |
Таблица 2: Представитель гепатоцитов результаты от основной изоляции от 5 свиней.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
В настоящем докладе описываются ex vivo аутологичной генной терапии подход к вылечить свинину модель HT-1. Она включает в себя частичной гепатектомии, следуют ex vivo изоляции гепатоцитов и трансдукция изолированных гепатоцитов с вирусом lenti, проведение корректирующих трансген. Исправленные аутологичной гепатоцитов затем пересаживают обратно к FAH несовершенным животных через воротной вены8. Хотя метод, описанный для всех крупных животных моделей с некоторыми изменениями, фа недостаточным свиньи имеет уникальное преимущество высокоселективных среды для исправленной ячейки13,15. Этот метод является эффективным средством для HT-1, как дозированная животных показывают NTBC независимого роста с нормализацией биохимически измеренных метаболитов и воспалительных печени биомаркеров, предотвращения цирроза и КЦУК и полный разворот раннего фиброз видел с NTBC Велоспорт. Кроме того более недавнего исследования с участием обширные гистологический анализ продемонстрировал не обнаружено нескорректированной клетки, фиброз, цирроз или tumorigenicity 3 лет пост терапии (рукопись в обзоре). Однако утилита фа null фона может служить инструментом для оценки широкого круга ведения допросов гепатоцитов указания физиологии и болезни за пределами HT-1.
Относительный успех процедуры можно оценить количество циклов NTBC перед предметом может быть полностью отлучить от этого защитного препарата. В многочисленных итераций с этой моделью и других мелких животных моделях HT-1 около 20% коррекции не требуется, прежде чем NTBC независимых рост достигается. Более Велоспорт с NTBC свидетельствует о плохой первоначальный приживления/жизнеспособности, Расширенный заболеваний печени в момент первоначального приживления или выражение бедных трансген, хотя другие факторы могут также играть определенную роль. Биохимических маркеров здоровья печени (АСТ, ALT и аммиака) легко доступны и предложить понимание степени расширения исправленные гепатоцитов, но конечной проверки фенотипические лечения лучше всего подтверждается нормализации сыворотки тирозин и succinylacetone и гистологическое подтверждение фа выражая гепатоцитов в отсутствие фиброза. Это достигается, когда печень была заселена с исправлениями гепатоцитов.
Эффективность процедуры наиболее сильно зависит от целостности гепатоцитов, которые должны поддерживаться стерильные и жизнеспособной на протяжении всего процесса изоляции, трансдукция и трансплантации. Реинтродукции нежизнеспособных или нескорректированной гепатоцитов не спасет фенотипа, и неудачных процедура может занять месяцы предметом наблюдения для проверки.
В этой модели хорошее трансген выражение функционального энзима фа является минимальным требованием для заселения печени. Человека является лишь одним из способов доставить эффективного копию трансген. Этот метод позволит возможность использования других систем доставки, включая-вирусных систем и те, которые направлены на редактирование конкретных геномной дефекта. В конечном счете эта модель позволит обеспечить широкий спектр возможностей, включая исправление других дефектов в биореакторе FAH несовершенным. До тех пор, пока пересаженные клетки выражает функционального энзима Фах, любые другие изменения клетки ex vivo будет также распространяться. Это позволило бы любой из врожденные дефекты метаболизма печени следует исправить на заднем плане- / - фа. Как расширение исправленные гепатоцитов в конечном итоге повторно заполняет печени, соответствующие цифры гепатоцитов для признаков заболевания может быть достигнуто, который подчеркивает значение этой модели и процедуры как фундаментальной науки и доклинические терапии модель.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего сообщать.
Acknowledgments
Авторы благодарят Дуэйн Meixner за профессионализм в выполнении инъекций воротной вены, Стив Краке, Джоан Педерсон и Лори Hillin для поддержки во время хирургических процедур. Эта работа была поддержана Детская больница Миннесота фонда и регенеративной медицины Миннесота. R.D.H. финансировалась через центр клиники Майо и NIH K01 DK106056 награду для регенеративной медицины премии развития карьеры.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2-(2-nitro-4-trifluoromethylbenzoyl)-1,3-cyclohexanedione (NTBC) | Yecuris | 20-0027 | |
| 12 mm Trocar | Covidien | B12STS | |
| 5 mm Trocar | Covidien | B5SHF | |
| Endo Surgical Stapler 60 | Covidien | EGIA60AMT | |
| Endo Surgical Stapler 45 | Covidien | EGIA45AVM | |
| Endo Surgical Stapler 30 | Covidien | SIG30AVM | |
| Endo catch bag | Covidien | 173050G | |
| 0 PDS | Ethicon | Z340H | |
| 2-0 Vicryl | Ethicon | J459H | |
| 4-0 Vicryl | Ethicon | J426H | |
| Dermabond | Ethicon | DNX12 | Sterile Dressing |
| Williams’-E Powder | Gibco | ME16060P1 | |
| NaHCO3 | Sigma Aldrich | S8875-1KG | |
| HEPES | Fisher | BP310-1 | |
| Pen/Strep | Gibco | 15140-122 | |
| Fetal Bovine Serum | Corning | 35-011-CV | |
| NaCl (g/L) | Sigma Aldrich | S1679-1KG | |
| KCl (g/L) | Sigma Aldrich | P3911-500G | |
| EGTA (g/L) | Oakwood Chemical | 45172 | |
| N-acetyl-L-cysteine | Oakwood Chemical | 3631 | |
| (N-A-C, g/L) | Sigma Aldrich | A9165-100G | |
| CaCl2 2H2O (g/L) | Sigma Aldrich | 223506-500G | |
| Collagenase D (mg/mL) | Crescent Chemical | 17456.2 | |
| Dulbecco's modified eagle medium (DMEM) | Corning | 15-013-CV | |
| Dexamethasone | Fresenius Kabi | NDC6337 | |
| Epidermal Growth Factor | Gibco | PHG0314 |
References
- Mak, C. M., Lee, H. C., Chan, A. Y., Lam, C. W. Inborn errors of metabolism and expanded newborn screening: review and update. Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences. 50 (6), 142-162 (2013).
- Hansen, K., Horslen, S.
- Schneller, J. L., Lee, C. M., Bao, G., Venditti, C. P. Genome editing for inborn errors of metabolism: advancing towards the clinic. BMC Medicine. 15 (1), 43 (2017).
- Brunetti-Pierri, N. Gene therapy for inborn errors of liver metabolism: progress towards clinical applications. Italian Journal of Pediatrics. 34 (1), 2 (2008).
- Carlson, D. F., et al. Efficient TALEN-mediated gene knockout in livestock. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (43), 17382-17387 (2012).
- Lindblad, B., Lindstedt, S., Steen, G. On the enzymic defects in hereditary tyrosinemia. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 74 (10), 4641-4645 (1977).
- Hickey, R. D., et al. Noninvasive 3-dimensional imaging of liver regeneration in a mouse model of hereditary tyrosinemia type 1 using the sodium iodide symporter gene. Liver Transplantation. 21 (4), 442-453 (2015).
- Hickey, R. D., et al. Curative ex vivo liver-directed gene therapy in a pig model of hereditary tyrosinemia type 1. Science Translational Medicine. 8 (349), (2016).
- Naldini, L., et al. In vivo gene delivery and stable transduction of nondividing cells by a lentiviral vector. Science. 272 (5259), 263-267 (1996).
- Bouard, D., Alazard-Dany, D., Cosset, F. L. Viral vectors: from virology to transgene expression. British Journal of Pharmacology. 157 (2), 153-165 (2009).
- Sakuma, T., Barry, M. A., Ikeda, Y. Lentiviral vectors: basic to translational. Biochemical Journal. 443 (3), 603-618 (2012).
- Chowdhury, J. R., et al. Long-term improvement of hypercholesterolemia after ex vivo gene therapy in LDLR-deficient rabbits. Science. 254 (5039), 1802-1805 (1991).
- Elgilani, F., et al. Chronic Phenotype Characterization of a Large-Animal Model of Hereditary Tyrosinemia Type 1. The American Journal of Pathology. 187 (1), 33-41 (2017).
- Patyshakuliyeva, A., et al. Carbohydrate utilization and metabolism is highly differentiated in Agaricus bisporus. BMC Genomics. 14, 663 (2013).
- Hickey, R. D., et al. Fumarylacetoacetate hydrolase deficient pigs are a novel large animal model of metabolic liver disease. Stem Cell Research. 13 (1), 144-153 (2014).
