זריקות תוך ורידים בעכברים בילוד
Summary
מודלים של בעלי חיים למחלות ילדים יכולים לחוות התפרצות מוקדמת והתקדמות מחלה אגרסיבית. מבחינה קלינית משלוח טיפול רלוונטי למודלים של עכברים צעירים יכול להיות קשה מבחינה טכנית. פרוטוקול זה מתאר שיטת הזרקה תוך ורידית לא פולשנית לעכברים שזה עתה נולדו בתוך שני הימים לאחר הלידה הראשונה של חיים.
Abstract
הזרקה תוך ורידית היא אופן קליני רלוונטי כדי לספק תרופות. מכרסמים מבוגרים ובעלי חיים גדולים יותר, זריקות תוך-ורידית הן אפשריים מבחינה טכנית ושגרתיות. עם זאת, בחלק מדגמי העכבר יכול להיות התחלה מוקדמת של מחלה עם התקדמות מהירה שעושה ממשל של טיפולים פוטנציאליים קשה. הווריד הזמני (או פנים) הוא רק קדמי לניצן האוזן בעכברים והוא נראה בבירור ביומיים הראשונים שלאחר לידה בכל צד של הראש באמצעות מיקרוסקופ לנתח. במהלך חלון זה, הווריד הזמני יכול להיות מוזרק בנפחים של עד 50 μl. הזריקה היא בטוחה ונסבל היטב על ידי שני הגורים והסכרים. הליך הזרקה טיפוסי יושלם בתוך 1-2 דקות, לאחר שהגור חוזר לכלוב בבית. מהיום ליום שלאחר הלידה השלישי הווריד קשה לדמיין והליך ההזרקה הופך מבחינה טכנית לא אמין. טכניקה זו הייתה בשימוש למסירה של vect וירוס adeno הקשורים (AAV)ORS, אשר בתורו יכול לספק, ביטוי transgene יציב כמעט גוף-רחב לחייו של בעל החיים בהתאם לסרוטיפ הנגיפי נבחר.
Introduction
משלוח תרופות למערכת העצבים המרכזי (CNS) במודלים עכבריים למחלת ילדים עדיין מהווה אתגר. עכברים שמצבי מחלה שזה עתה נולדו מודל הם גוץ והתפתחותית בשלה, ולכן יכול להיות קשה להזריק ישירות במבנים מתאימים בתוך מערכת העצבים המרכזית. הזרקה תוך-של סוכנים טיפוליים היא שיטה לא פולשנית, נסבלת היטב כדי לספק תאים, תרופות, או וקטורים ויראליים לכל הגוף כולל מערכת העצבים המרכזית ו1-5 3,5-9 רשתית. פרסומים קודמים לתאר הזרקת פנים וריד זמנית באמצעות transilluminator 10,11, ללא מיקרוסקופ לנתיחה 11,12, או דורשים שני אנשים להזריק 10. טכניקת ההזרקה תוארה בפרוטוקול זה יש יתרון משום שאדם אחד יכול להזריק גורים, ומקור האור כדי לראות את הווריד הזמני לא נוגע בגור, ומבטל את הצורך בפלסטר או הקובץ המצורף של גור למשטח קבועכגון transilluminator 11. משלוח של סוג adeno הקשורים וקטור ויראלי 9 (AAV9) בעכברים מייצר ביטוי חזק בתאי עצב והאסטרוציטים ברחבי המוח וחוט השדרה (איור 1). משלוח תוך-של וקטורים ויראליים לוריד פנים הזמני השטחי נעשה שימוש באופן אמין במחקרים שונים בעכברים בילוד לטיפול בהפרעה עצבית-שרירית בילדים בעמוד השדרה שרירים ניוון (SMA) 2,4,13,14 וסופו של דבר הגדיל את תוחלת החיים של עכברים שטופלו.
הזרקה תוך-של עכברים בילוד המטרה גם ביעילות מערכת עצבים ההיקפית ואיברים היקפיים (איור 2). בעקבות הזרקה של AAV, התמרה של גרעיני שורש הגבי, כבד, לב, שריר שלד, ריאות, ומקלעת myenteric של המעי נצפתה 1,3,6,7,15. התמרה נרחבת של מערכת העצבים המרכזית והפריפריה גורמת שיטה זו של אידאל הזרקה לטיפול במחלות הדורשות ביטוי הגלובלי שלtransgene, כגון המחלות של מחלת גושה 16 ואחסון lysosomal האחר 17,18, מחלת באטן וlipofuscinoses ceroid העצבי קשור, 19 ותסמונת Bardet-Biedl, הפרעה רבה מערכתית גנטית עם הופעת תסמינים המתרחשים בילדות המוקדמת 20. גם הזרקה תוך-לעכברים בילוד צריכה להיחשב כשיטת חדשנית למחלות ילדים מערכתיות דוגמנות. טכניקה זו תורגמה למודלים של בעלי חיים גדולים יותר 5,21 והזרקה תוך-כבר קיים כשיטת קלינית מקובלת של מתן תרופות.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה פשוטה, יעילה של אספקת סוכנים לעכברים בילוד דרך וריד הפנים זמניים השטחי, לא יאוחר מיום הזרקת 2. לאחר לידה יכולה להסתיים באחת, התאמן פרט ונסבל היטב על ידי שני הגורים והסכרים. גורים חווים מצוקה מינימאלית ולהתאושש במהירות. Importantly, זריקה מוצלחת תביא לאספקה הגלובלית של הסוכן מנוהל. פרוטוקול זה מתאים למשלוח של וקטורים ויראליים, סוכנים או תאי תרופות לעכברים שזה עתה נולד.
Protocol
Representative Results
Discussion
משלוח תוך-סוכנים למערכת העצבים המרכזית או בכל הגוף קשה במודלים עכבריים יילודים של מחלה. הפרוטוקול המתואר הוא דרך מהירה, יחסית לא פולשנית לניהול לוריד פתרונות לעכברי יילודים עם דרישות ציוד מינימליות. למרות וריד הפנים הזמני ניתן לראות בעין בלתי מזוינת, ייתכן שיש לי זר?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות NINDS, FightSMA, ומשפחות של SMA לתמיכה כספית. SEGL נתמך על ידי מענק # הכשרת NINDS 5T32NS077984-02.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Thinpro Insulin Syringe | Terumo | SS30M3009 | 3/10cc, 3/8" needle, 30G, 1 per mouse |
| Evans Blue Dye | Sigma-Aldrich | E2129 | Dilute to 1% with 1X Phosphate Buffered Saline |
| Cotton Tipped Applicators | Fisher Scientific | 23-400-101 | |
| Fiber Optic Light Source | Fisher Scientific | 12-562-36 | |
| Dissecting Microscope |
References
- Foust, K. D., et al. Intravascular AAV9 preferentially targets neonatal neurons and adult astrocytes. Nature. 27, 59-65 (2009).
- Dominguez, E., et al. Intravenous scAAV9 delivery of a codon-optimized SMN1 sequence rescues SMA mice. Human molecular genetics. 20, 681-693 (2011).
- Rahim, A. A., et al. Intravenous administration of AAV2/9 to the fetal and neonatal mouse leads to differential targeting of CNS cell types and extensive transduction of the nervous system. FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 25, 3505-3518 (2011).
- Foust, K. D., et al. Rescue of the spinal muscular atrophy phenotype in a mouse model by early postnatal delivery of SMN. Nat Biotechnol. 28, 271-274 (2010).
- Duque, S., et al. Intravenous administration of self-complementary AAV9 enables transgene delivery to adult motor neurons. Mol Ther. 17, 1187-1196 (2009).
- Bostick, B., Ghosh, A., Yue, Y., Long, C., Duan, D. Systemic AAV-9 transduction in mice is influenced by animal age but not by the route of administration. Gene Ther. 14, 1605-1609 (2007).
- Miyake, N., Miyake, K., Yamamoto, M., Hirai, Y., Shimada, T. Global gene transfer into the CNS across the BBB after neonatal systemic delivery of single-stranded AAV vectors. Brain research. 1389, 19-26 (2011).
- Porensky, P. N., et al. A single administration of morpholino antisense oligomer rescues spinal muscular atrophy in mouse. Human molecular genetics. 21, 1625-1638 (2012).
- Hua, Y., et al. Peripheral SMN restoration is essential for long-term rescue of a severe spinal muscular atrophy mouse model. Nature. 478, 123-126 (2011).
- Kienstra, K. A., Freysdottir, D., Gonzales, N. M., Hirschi, K. K. Murine neonatal intravascular injections: modeling newborn disease. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science : JAALAS. 46, 50-54 (2007).
- Glascock, J. J., et al. Delivery of therapeutic agents through intracerebroventricular (ICV) and intravenous (IV) injection in mice. J. vis. Exp. (56), (2011).
- Sands, M. S., Barker, J. E. Percutaneous intravenous injection in neonatal mice. Laboratory animal science. 49, 328-330 (1999).
- Bevan, A. K., et al. Early heart failure in the SMNDelta7 model of spinal muscular atrophy and correction by postnatal scAAV9-SMN delivery. Human molecular genetics. 19, 3895-3905 (2010).
- Valori, C. F., et al. Systemic delivery of scAAV9 expressing SMN prolongs survival in a model of spinal muscular atrophy. Science translational medicine. 2, (2010).
- Foust, K. D., Poirier, A., Pacak, C. A., Mandel, R. J., Flotte, T. R. Neonatal intraperitoneal or intravenous injections of recombinant adeno-associated virus type 8 transduce dorsal root ganglia and lower motor neurons. Hum Gene Ther. 19, 61-70 (2008).
- Guggenbuhl, P., Grosbois, B., Chales, G. Gaucher disease. Joint, bone, spine : revue du rhumatisme. 75, 116-124 (2008).
- Daly, T. M., Vogler, C., Levy, B., Haskins, M. E., Sands, M. S. Neonatal gene transfer leads to widespread correction of pathology in a murine model of lysosomal storage disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 96, 2296-2300 (1999).
- Daly, T. M., Ohlemiller, K. K., Roberts, M. S., Vogler, C. A., Sands, M. S. Prevention of systemic clinical disease in MPS VII mice following AAV-mediated neonatal gene transfer. Gene Ther. 8, 1291-1298 (2001).
- Wang, S. Juvenile neuronal ceroid lipofuscinoses. Advances in experimental medicine and biology. 724, 138-142 (2012).
- Forsythe, E., Beales, P. L. Bardet-Biedl syndrome. European journal of human genetics. 21, 8-13 (2013).
- Bevan, A. K., et al. Systemic gene delivery in large species for targeting spinal cord, brain, and peripheral tissues for pediatric disorders. Mol Ther. 19, 1971-1980 (2011).
- Yardeni, T., Eckhaus, M., Morris, H. D., Huizing, M., Hoogstraten-Miller, S. Retro-orbital injections in mice. Lab animal. 40, 155-160 (2011).
- Saunders, N. R., Joakim Ek, C., Dziegielewska, K. M. The neonatal blood-brain barrier is functionally effective, and immaturity does not explain differential targeting of AAV9. Nature biotechnology. 27, 804-805 (2009).
- Foust, K. D., et al. Therapeutic AAV9-mediated suppression of mutant SOD1 slows disease progression and extends survival in models of inherited ALS. Mol Ther. 21, 2148-2159 (2013).
