Levering van therapeutische middelen door intracerebroventriculaire (ICV) en intraveneuze (IV) injectie in Muizen
Summary
Dit artikel legt uit twee zeer verschillende methoden voor injectie: 1) in de hersenen (intracerebroventriculaire) en 2) systemische (intraveneus) op de therapeutische middelen te introduceren in het centrale zenuwstelsel van neonatale muizen.
Abstract
Ondanks de beschermende rol die de bloed-hersen barrière speelt in het afschermen van de hersenen, het beperkt de toegang tot het centrale zenuwstelsel (CZS), die meestal resulteert in het uitvallen van potentiële therapeutische middelen ontworpen voor neurodegeneratieve aandoeningen 1,2. Neurodegeneratieve ziekten zoals de spinale musculaire atrofie (SMA), waarin de lagere motorische neuronen worden aangetast, kunnen veel voordeel halen uit de invoering van het therapeutische middelen in het centraal zenuwstelsel. Het doel van deze video is om twee verschillende injectie paradigma's aan te tonen om de therapeutische stoffen te leveren in pasgeboren muizen kort na de geboorte. Een van deze methoden is het direct injecteren in de cerebrale laterale ventrikels (intracerebroventriculaire), hetgeen resulteert in de levering van materialen in het centraal zenuwstelsel door de cerebrospinale vloeistof 3,4. De tweede methode is een tijdelijke injectie ader (intraveneus) dat verschillende therapeutica kunnen introduceren in de bloedsomloop, wat leidt tot stelselmatige levering inclusief het centrale zenuwstelsel 5. Wijdverspreid transductie van het CZS is haalbaar indien een geschikte virale vector en virale serotype wordt gebruikt. Visualisatie en het gebruik van de temporale ader voor de injectie is mogelijk tot en met postnatale dag 6. Echter, als het geleverde materiaal is bedoeld om het centrale zenuwstelsel te bereiken, moeten deze injecties plaatsvinden, terwijl de bloed-hersen barrière is meer doorlaatbaar te wijten aan haar onvolwassen status, bij voorkeur voorafgaand aan postnatale dag 2. De volledig ontwikkelde bloed-hersen barrière beperkt sterk de effectiviteit van intraveneuze levering. Beide systemen zijn eenvoudig en effectief als de chirurgische geschiktheid wordt bereikt. Ze vereisen geen uitgebreide chirurgische apparatuur en kan worden uitgevoerd door een enkele persoon. Echter, deze technieken zijn niet zonder uitdagingen. De geringe omvang van de postnatale dagen 2 pups en de daarop volgende kleine doelgebieden kan de injecties moeilijk uit te voeren en in eerste instantie uitdagend om te repliceren.
Protocol
Discussion
Onderzoek met behulp van muismodellen van de ziekte vereist vaak de toediening van medicijnen of andere stoffen aan pasgeborenen. In deze video, tonen we de stap-voor-stap procedures waarbij twee soorten injectie strategieën die gebruikt kunnen worden om het centrale zenuwstelsel doel: 1) directe injectie in de CNS gebruik te maken van intracerebroventriculaire (ICV), injectie, of 2) IV injectie gericht op de tijdelijke / gezicht ader. De timing van deze injecties is van groot belang. Omdat de ICV injecties uit de vrij…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen graag John Marston bedanken voor de deskundige veeteelt en dr. Marco A. Passini voor technische bijstand in de vroege stadia van dit project. Dit werk werd gefinancierd door subsidie van de National Institutes of Health aan CLL (R01NS41584, R01HD054413).
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
|---|---|---|---|
| Green Food Dye | McCormick | n/a | Must be filtered |
| Hamilton Glass Syringe (100 μL) | Sigma Aldrick | 20702 | |
| LuerMxF Thread Style White Nylon | Small Parts, Inc. | VPLF-LC78-1-25 | |
| Fine gauge Hypodermic Needles | Popper | 7111 | Size: 33(SWG) x ¼” (6.35 MM) |
| Wee Sight Transilluminator | Respironics | 1017920 | |
| 2.25X Headband Magnifier | MagEyes | Model No. 5 | Select magnification to fit individual preferences |
Riferimenti
- Blanchette, M., Fortin, D. Blood-brain barrier disruption in the treatment of brain tumors. Methods Mol. Biol. 686, 447-463 (2011).
- Foust, K. D., Kaspar, B. K. Over the barrier and through the blood: to CNS delivery we go. Cell Cycle. 24, 4017-4018 (2009).
- Snyder, E. Y., Taylor, R. M., Wolfe, J. H. Neural progenitor cell engraftment corrects lysosomal storage throughout the MPS VII mouse brain. Nature. 374, 367-370 (1995).
- Passini, M. A., Wolfe, J. H. Widespread gene delivery and structure-specific patterns of expression in the brain after intraventricular injections of neonatal mice with an adeno-associated virus vector. J. Virol. 24, 12382-12392 (2001).
- Kienstra, K. A., Freysdottir, D., Gonzales, N. M., Hirschi, K. K. Murine neonatal intravascular injections: modeling newborn disease. J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci. 46, 50-54 (2007).
- Sands, M. S., Barker, J. E. Percutaneous intravenous injection in neonatal mice. Lab. Anim. Sci. 49, 328-330 (1999).
- Foust, K. D. Rescue of the spinal muscular atrophy phenotype in a mouse model by early postnatal delivery of SMN. Nat. Biotechnol. 28, 271-274 (2010).
- Foust, K. D. Intravascular AAV9 preferentially targets neonatal neurons and adult astrocytes. Nat. Biotechnol. 27, 59-65 (2009).
- Passini, M. A., Watson, D. J., Wolfe, J. H. Gene delivery to the mouse brain with adeno-associated virus. Methods Mol. Biol. 246, 225-236 (2004).
- Coady, T. H., Lorson, C. L. Trans-splicing-mediated improvement in a severe mouse model of spinal muscular atrophy. J. Neurosci. 30, 126-130 (2010).
- Baughan, T. D., Dickson, A., Osman, E. Y., Lorson, C. L. Delivery of bifunctional RNAs that target an intronic repressor and increase SMN levels in an animal model of spinal muscular atrophy. Hum. Mol. Genet. 18, 1600-1611 (2009).
- Coady, T. H., Baughan, T. D., Shababi, M., Passini, M. A., Lorson, C. L. Development of a single vector system that enhances trans-splicing of SMN2 transcripts. PLoS One. 3, e3468-e3468 (2008).
- Dickson, A., Osman, E., Lorson, C. A. Negatively-Acting Bifunctional RNA Increases Survival Motor Neuron in vitro and in vivo. Hum. Gene. Ther. 19, 1307-1315 .
- Mattis, V. B., Ebert, A. D., Fosso, M. Y., Chang, C. W., Lorson, C. L. Delivery of a read-through inducing compound, TC007, lessens the severity of a spinal muscular atrophy animal model. Hum. Mol. Genet. 18, 3906-3913 (2009).
- Williams, J. H. Oligonucleotide-mediated survival of motor neuron protein expression in CNS improves phenotype in a mouse model of spinal muscular atrophy. J. Neurosci. 29, 7633-7638 (2009).
- Passini, M. A. CNS-targeted gene therapy improves survival and motor function in a mouse model of spinal muscular atrophy. J. Clin. Invest. 120, 1253-1264 (2010).
- Shababi, M., Glascock, J., Lorson, C. L. Combination of SMN Trans-Splicing and a Neurotrophic Factor Increases the Life Span and Body Mass in a Severe Model of Spinal Muscular Atrophy. Hum. Gene. Ther. 22, 1-10 (2010).
