成体マウスにおける子宮頸部アデノ随伴ウイルス9（AAV9）ベクター送達
Summary
本研究の目的は、成体マウスにおける新規な遺伝子サブ送達技術を用いて、脊髄アデノ随伴ウイルス9（AAV9）媒介遺伝子送達の効力および安全性を開発および検証することであった。
Abstract
成体ラットおよびブタにおける亜麻痺性アデノ随伴ウイルス9（AAV9）ベクター送達技術の成功した開発は以前に報告されている。 AAV9送達のために下位に配置されたポリエチレンカテーテル（PE-10またはPE-5）を使用して、脊髄実質を介した潜在的なトランスジーン発現（白人および灰白質）が、浅部注射された脊髄セグメントにおいて実証されている。神経変性疾患のトランスジェニックマウスモデルの広い範囲のため、成体マウスにおける強力な中枢神経系（CNS）標的化ベクター送達技術の開発に対する強い要望がある。したがって、本研究は、成体C57BL / 6Jマウスにおいて安全かつ有効な脊髄AAV9送達を可能にする脊髄小脳ベクター送達装置および技術の開発を記載する。脊椎固定化および麻酔したマウスでは、XYZマニピュレータを用いて、脊髄（頚部1および腰部1-2の脊髄分節レベル）を鋭利な34Gの針で切開した。第2のXYZma次いで、鈍い36G針を腰部および/または頸部の胸部空間に進めるために、ニプレーターを使用した。次いで、緑色蛍光タンパク質（GFP）をコードするAAV9ベクター（3-5μL; 1.2×10 13ゲノムコピー（gc））を皮下注射した。注射後、神経機能（運動および感覚）を定期的に評価し、4％パラホルムアルデヒドでAAV9送達してから14日後に動物を灌流固定した。水平または横断脊髄切片の分析は、灰白質および白質の両方において、脊髄全体にわたって導入遺伝子発現を示した。さらに、強く逆行的に媒介されるGFP発現は、運動皮質、核破裂部および網様体における下行運動軸およびニューロンにおいて見られた。いずれの動物においても神経学的機能障害は認められなかった。これらのデータは、小児ベクター送達技術が、処置関連の脊髄損傷を引き起こすことなく、成体マウスにおいて首尾よく使用され得、非常に強力な導入遺伝子発現に関連することを示す脊髄神経叢全体にわたって
Introduction
多様な脊髄およびCNS神経変性疾患を治療するためのAAVベクターの使用は、関心のある遺伝子の発現を効果的にアップレギュレートまたはサイレンシングするための十分に容認されたプラットフォームとなっている。 CNS /脊髄障害を治療するためのこの技術のより有効な利用に対する重要な制限の1つは、成人哺乳動物の深部脳または脊髄実質にAAVベクターを送達する能力が限られていることである。
それは大人の齧歯類、ネコ、または非ヒト霊長類におけるAAV9の全身送達は、脳や脊髄の1、2、3のニューロンに導入遺伝子発現を誘導することでのみ適度に有効であること、例えば、実証されました。 AAV9ベクターのより効果的な髄腔内送達は、解剖学的に定義されたニューロンのプールにおいて限られたトランスジーン発現しかもたらさないことも示されている。より具体的には、それは悪魔非ヒト霊長類、ブタ、またはげっ歯類におけるcisternalまたはlumbo-sacralの髄腔内髄腔内AAV9送達が、脊髄α-運動ニューロンおよび部分的な背根神経節ニューロンにおいて高レベルのトランスジーン発現をもたらすことを示している。しかし、脊髄介在ニューロン又は昇順または白質における下降軸索における最小または全く発現は、4、5、6、7を見ています。まとめると、これらのデータは、髄腔内に送達されたAAVのより深い脊柱実質への拡散を防止する、非常に有効な生物学的 – 解剖学的障壁が存在することを示す。
成体ラットおよびブタを用いた以前の研究では、新規な小児ベクター送達技術が開発された8 。このアプローチを使用して、単一ボーラスAAV9送達後に、非常に強力で多セグメントのトランスジーン発現が実証された。激しいGFP発現が一貫して見られた神経細胞、グリア細胞、および下垂/上行軸索において、注入された脊髄分節を通過する。この研究は、髄膜腔からの脊髄実質への効果的なAAV9の拡散を制限する主な障壁であることを初めて実証した。この以前に開発された技術および小児注射デバイスは、大きなげっ歯類（ラットのような）または成人のブタで使用するのが比較的容易であるが、成体マウスのような小型動物での使用には適していない。様々な神経変性障害の利用可能なトランスジェニックマウスモデルの数が多いため、マウスにおける効果的な脊柱 – 実質細胞ベクター送達技術の開発が明らかに必要とされている。そのような技術の利用可能性は、細胞非特異的（ 例えば、サイトメガロウイルス-CMVまたはユビキチン）または細胞特異的（ 例えば、シナプシンまたはグリア）を用いた特異的遺伝子サイレンシング（ 例えば、 shRNAを用いる）またはアップレギュレーションの研究を可能にする線維性酸性プロテイン（GFAP））プロモーターの活性を阻害する可能性がある。
したがって、本研究では、成体マウスにおいて効果的に使用され得る小型の小児ベクター送達システムを開発し、検証した。同様に、以前のラットおよびブタの研究の場合と同様に、この研究は、マウスにおける単球ボーラスsubpial AAV9送達後の脊柱実質全体にわたる有力なトランスジーン発現を実証する。このアプローチの単純さ、腹腔内AAV9送達に対する注射されたマウスの非常に良好な忍容性、および脊髄実質における導入遺伝子発現の高い効力は、この技術が任意の実験室環境において効果的に実施され得、脊髄遺伝子発現を標的とする実験において使用され得ることを示唆する。
Protocol
Representative Results
Discussion
現在の研究では、成体マウスにおける腹側ベクター（AAV9）送達の技術が記載されている。付属のビデオで実証されているように、確立され、試験された仕様に従って、必要な器具および穿刺針および胸骨下注射針が適切に製造されるならば、この手法および技法を効果的に使用することができる。
マウスにおける一貫した安全な副作用注射を行う際の重要な技術?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、SANPORCおよびALSA財団の助成金（Martin Marsala）によって支持された。国家持続可能性プログラム、プロジェクト番号LO1609（チェコ文部省、青少年スポーツ）。 RVO：67985904（Stefan JuhasとJana Juhasova）。
Materials
| C57BL/6J Mice | Jackson Labs | 664 | |
| Lab Standard Stereotaxic for Mice | Harvard Apparatus | 72-9568 | |
| Mouse Spinal Adaptor | Harvard Apparatus | 72-4811 | |
| XYZ Manipulator | Stoelting | 51604 | |
| Manual Infusion Pump | Stoelting | 51218 | |
| 34G Beveled Nanofill Needle | World Precision Instruments | NF34BV-2 | |
| 36G Blunt Nanofill needle | World Precision Instruments | NF-36BL-2 | |
| Fluriso, Isoflurane | MWI Veterinary Supply | 502017 | |
| Chlorhexidine Solution | MWI Veterinary Supply | 501027 | |
| 20G Stainless Steel Needle | Becton-Dickinson | 305175 | |
| 23G Stainless Steel Needle | Becton-Dickinson | 305145 | |
| 30G Stainless Steel Needle | Becton-Dickinson | 305128 | |
| Cotton Tipped Applicator | MWI Veterinary Supply | 27426 | |
| Glass Capillary Beveller | Narishige International | SM-25B | |
| Slide Microscope Superfrost | Leica Microsystems | M80 | |
| 50μl Microsyringe | Hamilton | 81242 | |
| BD Intramedic PE-20 Tubing | Becton, Dickinson | 427406 | |
| BD Intramedic PE-10 Tubing | Becton, Dickinson | 427401 | |
| 4-0 monofilament suture | VetOne | V1D397 | |
| Glass Capillary Beveller | Narishige | Pipet Micro Grinder EG-40 | |
| 5 min Epoxy (Epoxy Clear) | Devcon | 14310 | |
| Euthanasia Solution | MWI Veterinary Supply | 11168 | |
| Heparin Inj 1000U/mL | MWI Veterinary Supply | 54254 | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S0389 | |
| Anti NeuN Antibody | EMD-Millipore | ABN78 | Primary Rabbit Polyclonal Antibody, 1:1000 |
| Anti-Choline Acetyltransferase (CHAT) Antibody | EMD-Millipore | AB144P | Primary Goat Polyclonal Antibody, 1:100 |
| Anti GFP Antibody | Aves Labs | GFP-1020 | Primary Chicken Polyclonal Antibody, 1:1000 |
| Donkey anti-Rabbit IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor 594 | ThermoFisher Scientific | A21207 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Donkey anti-Rabbit IgG Secondary Antibody, Alexa Fluor 680 | ThermoFisher Scientific | A10043 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Donkey anti-Chicken IgY Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Jackson Immunoresearch Labs | 703-545-155 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Donkey Anti-Goat IgG H&L (Alexa Fluor 647 | Abcam | ab150131 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Slide Microscope Superfrost | Fisher Scientific | 12-550-143 | |
| ProLong Gold Antifade Mountant | Fisher Scientific | P36930 | |
| Epifluorescence Microscope | Zeiss | Zeiss AxioImager M2 | |
| Fluorescence Confocal Microscope | Olympus | Olympus FV1000 | |
| Dextran | Polysciences, Inc | 19411 | |
| AAV9-UBC-GFP | UCSD Viral Vector Core Laboratory | ||
Riferimenti
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