Intraspinal Cell Transplantation för inriktning Cervical på magen Horn i ALS och traumatisk ryggmärgsskada
Summary
Neural föregångare transplantation är en lovande strategi för att skydda och / eller ersätta förlorade / dysfunktionella livmoderhalscancer phrenic motoriska nervceller i ryggmärgsskada (SCI) och motorn neuron sjukdom, amyotrofisk laterals skleros (ALS). Vi erbjuder ett protokoll för cell leverans till livmoderhalsen ryggmärgen ventrala horn i gnagarmodeller av ALS och SCI.
Abstract
Respiratoriska problem på grund av phrenic motorneuron förlust är ett försvagande följd av en stor del av mänsklig traumatisk ryggmärgsskada (SCI) fall 1 och är den ultimata dödsorsaken hos patienter med motor neuron sjukdom, amyotrofisk laterals skleros (ALS) 2.
ALS är en förödande neurologisk sjukdom som kännetecknas av relativt snabb degeneration av övre och nedre nervceller motor. Patienter i slutändan ge efter för sjukdomen i genomsnitt 2-5 år efter diagnos på grund av andningsförlamning grund av förlust av phrenic motorneuron innnervation av membranet 3. De allra flesta fall är sporadiska, medan 10% är av familjär form. Cirka tjugo procent av familjär fallen är kopplade till olika punktmutationer i Cu / Zn superoxiddismutas 1 (SOD1) genen på kromosom 21 4. Transgena möss 4,5 och råttor 6 bär muterade humant SOD1 gener (G93A, G37R, G86R, G85R) har genererats, och trots förekomsten av andra djurmodeller av motoriska neuron förlust, är för närvarande de mest använda modellerna av sjukdomen .
Ryggmärgsskada (SCI) är en heterogen uppsättning villkor efter fysiskt trauma till ryggmärgen, med funktionella resultatet varierar beroende på typ, läge och svårighetsgrad av skadan 7. Trots ungefär hälften av mänskliga SCI fall påverka livmoderhalscancer regionerna, vilket resulterar i försvagande respiratorisk dysfunktion på grund av phrenic motorneuron förlust och skada för fallande bulbospinal andningsorganen axoner 1. Ett antal djurmodeller av SCI har utvecklats, med de mest använda och kliniskt relevant att vara kontusion 8.
Transplantation av olika klasser av neurala föregångare celler (NPC) är en lovande terapeutisk strategi för behandling av traumatiska CNS-skador och neurodegeneration, inklusive ALS och SCI, på grund av möjligheten att ersätta förlorade eller dysfunktionella CNS celltyper, ge neuroprotektion och leverera genen faktorer av intresse 9.
Djurmodeller för både ALS och SCI kan modellera många kliniskt relevanta aspekter av dessa sjukdomar, inklusive phrenic motorneuron förlust och därmed respiratoriska problem 10,11. För att utvärdera effekten av NPC-baserade strategier för lungfunktion hos dessa djurmodeller av ALS och SCI, måste cellulära interventioner vara specifikt riktad till regioner som innehåller terapeutiskt relevanta mål som phrenic motoriska nervceller. Vi erbjuder ett detaljerat protokoll för flera segmentell, intraspinal transplantation av NPCs i livmoderhalsen ryggmärgen ventrala grå fråga om neurodegenerativa modeller såsom SOD1 G93A möss och råttor, samt ryggmärgsskadade råttor och möss 11.
Protocol
Discussion
För studier med SOD1 G93A möss och råttor, ålder och kön-match djuren inom en grupp, och distribuera djur inom samma kull till olika grupper. Det är bättre att använda alla djur från samma kön för både ALS och SCI modeller eftersom sjukdomsprocesser kan skilja mellan män och kvinnor, men kan det också vara bra att ha tillräckligt med djur från båda könen för att upptäcka eventuella könsspecifika effekter, som detta fenomen har rapporterats med SOD1 G93A råttor 13 oc…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Jag vill tacka: alla medlemmar i Lepore, Maragakis och Rothstein labb för bra diskussion, den förlamade Veterans of America och Craig H. Neilsen fond för finansiering.
Materials
| Name of reagent | Company | Catalog number |
| HBSS | Gibco | 14170 |
| 0.05% Trypsin | Gibco | 25300 |
| Soybean Trypsin Inhibitor (optional) | Sigma | T-6522 |
| Acepromazine maleate (0.7 mg/kg) | Fermenta Animal Health | |
| Ketamine (95 mg/kg) | Fort Dodge Animal Health | |
| Xylazine (10 mg/kg) | Bayer | |
| #11 Feather surgical blade | Electron Microscopy Sciences | 72044-11 |
| Cotton-tipped applicators (6 inch) | Fisher | 23-400-101 |
| Rat-toothed forceps | Fine Science Tools | Rat: 11023-15; Mouse: 11042-08 |
| Medium-sized spring scissors | Fine Science Tools | 15012-12 |
| Mini spring scissors | Fine Science Tools | 15000-10 |
| Rongeur | Fine Science Tools | Rat: 16121-14; Mouse: 16221-14 |
| Microknife | Fine Science Tools | 10056-12 |
| Needle holders | Fine Science Tools | 12502-14 |
| Suture: 4-0 | Vicryl | S-183 |
| Staples: 9 mm | Autoclip | 427631 |
| Stapler: 9 mm (Reflex #203-1000) | World Precision Instruments | 5000344 |
| Warm water pump (T/Pump) | Gaymar | P/N 07999-000 |
| Cyclosporin A: 250.0 mg/5.0 mL ampules | Novartis/Sandimmune | NDC 0078-0109-01 |
| FK-506 | LC Laboratories | F-4900 |
| Rapamycin | LC Laboratories | R-5000 |
| Injector | World Precision Instruments | UMP2 |
| Micro 4 Microsyringe Pump Controller | World Precision Instruments | UMC4 |
| Micromanipulator | World Precision Instruments | Kite-R |
| 10.0 μL Hamilton syringe | Hamilton | 80030 |
| Hamilton needles: 33-gauge, 45° bevel, 1 inch | Hamilton | 7803-05 |
| Glass 20.0 μL microcapillary pipettes (optional) | Kimble | 71900-20 |
Riferimenti
- Lane, M. A., Fuller, D. D., White, T. E. Respiratory recovery following high cervical hemisection. Trends in neurosciences. 31, 538-538 (2008).
- Kaplan, L. M., Hollander, D. Respiratory dysfunction in amyotrophic lateral sclerosis. Clin. Chest. Med. 15, 675-675 (1994).
- Miller, R. G., Rosenberg, J. A., Gelinas, D. F. Practice parameter: the care of the patient with amyotrophic lateral sclerosis (an evidence-based review): report of the Quality Standards Subcommittee of the American Academy of Neurology: ALS Practice Parameters Task Force. Neurology. 52, 1311-1323 (1999).
- Mitsumoto, H., Chad, D. A., Pioro, E. P., Davis, F. A. . Amyotrophic lateral sclerosis. , (1998).
- Tandan, R., Bradley, W. G. Amyotrophic leteral sclerosis: Part 2. Etiopathogenesis. Annals of neurology. 18, 419-419 (1985).
- Bruijn, L. I., Miller, T. M., Cleveland, D. W. Unraveling the mechanisms involved in motor neuron degeneration in ALS. Annu Rev Neurosci. 27, 723-723 (2004).
- Rosen, D. R., Siddique, T., Patterson, D. Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase gene are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis. Nature. 362, 59-59 (1993).
- Bruijn, L. I., Becher, M. W., Lee, M. K. ALS-linked SOD1 mutant G85R mediates damage to astrocytes and promotes rapidly progressive disease with SOD1-containing inclusions. Neuron. 18, 327-327 (1997).
- Gurney, M. E., Pu, H., Chiu, A. Y. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264, 1772-1775 (1994).
- Howland, D. S., Liu, J., She, Y. Focal loss of the glutamate transporter EAAT2 in a transgenic rat model of SOD1 mutant-mediated amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Proc Natl Acad Sci. 99, 1604-1604 (2002).
- Nagai, M., Aoki, M., Miyoshi, I. Rats expressing human cytosolic copper-zinc superoxide dismutase transgenes with amyotrophic lateral sclerosis: associated mutations develop motor neuron disease. J. Neurosci. 21, 9246-9246 (2001).
- McDonald, W., Becker, D. Spinal cord injury: promising interventions and realistic goals. Am. J. Phys. Med. Rehabi. I82, S38-S38 (2003).
- Sandrow-Feinberg, H. R., Zhukareva, V., Santi, L. PEGylated interferon-beta modulates the acute inflammatory response and recovery when combined with forced exercise following cervical spinal contusion injury. Experimental neurology. 223, 439-451 (2010).
- Gage, F. H. Mammalian neural stem cells. Science. 287, 1433-1433 (2000).
- Lane, M. A., Lee, K. Z., Fuller, D. D. Spinal circuitry and respiratory recovery following spinal cord injury. Respiratory physiology & neurobiology. 169, 123-123 (2009).
- Lepore, A. C., Rauck, B., Dejea, C. Focal transplantation-based astrocyte replacement is neuroprotective in a model of motor neuron disease. Nature. 11, 1294-1294 (2008).
- Rao, M. S. Multipotent and Restricted Precursors in the Central Nervous System. Anat Rec. 257, 137-137 (1999).
- Rao, M. S., Mayer-Proschel, M. Glial- restricted precursors are derived from multipotent neuroepithelial stem cells. Dev Biol. 188, 48-48 (1997).
- Suzuki, M., Tork, C., Shelley, B. Sexual dimorphism in disease onset and progression of a rat model of ALS. Sexual dimorphism in disease onset and progression of a rat model of ALS. Amyotroph Lateral Scler. 8, 20-20 (2007).
- Lepore, A. C., Haenggeli, C., Gasmi, M. Intraparenchymal spinal cord delivery of adeno-associated virus IGF-1 is protective in the SOD1G93A model of ALS. Brain research. 1185, 256-256 (2007).
- Veldink, J. H., Bar, P. R., Joosten, E. A. Sexual differences in onset of disease and response to exercise in a transgenic model of ALS. Neuromuscul Disord. 13, 737-737 (2003).
- Shumsky, J. S., Lepore, A. C. Transplantation of Neuronal and Glial Restricted Precursors into Contused Spinal Cord Improves Bladder and Motor Functions, Decreases Thermal Hypersensitivity, and Modifies Intraspinal Circuitry. J. Neurosci. 25, 9624-9624 (2005).
