Injections intravitréennes dans l’œil d’ovins
Summary
Des injections intravitréniennes ont été effectuées dans l’œil de mouton dans le but d’administrer une thérapie génique à médiation virale à la rétine.
Abstract
Il existe plusieurs méthodes pour l’administration d’agents thérapeutiques à la rétine, y compris l’administration intravitréenne (IVT), sous-rétinienne, suprachoroïdienne, périoculaire ou topique. L’administration de médicaments IVT implique une injection dans l’humeur vitrée de l’œil, une substance gélatineuse qui remplit la chambre postérieure de l’œil et maintient la forme du globe oculaire. Bien que la voie IVT soit moins ciblée que l’administration sous-rétinienne, elle est beaucoup moins invasive et est largement utilisée en milieu clinique pour une gamme de maladies oculaires.
Nous avons précédemment démontré l’efficacité de l’administration intravitréenne d’un produit de thérapie génique médiée par un virus adéno-associé (AAV) (AAV9. CLN5) chez les ovins atteints d’une forme naturelle CLN5 de céroïde lipofuscinose neuronale (LCN). Les moutons affectés ont reçu une thérapie génique IVT dans un œil, l’autre œil non traité servant de contrôle interne. La structure et la fonction rétiniennes ont été maintenues dans l’œil traité jusqu’à 15 mois après le traitement, tandis que l’œil non traité a présenté une fonction progressivement déclinante et une atrophie sévère lors de l’examen post-mortem. Sur la base des études sur les moutons, le produit de thérapie génique CLN5 a été approuvé en tant que nouveau médicament expérimental (IND) candidat par la Food and Drug Administration des États-Unis en septembre 2021. Cet article détaille le protocole chirurgical pour l’administration IVT d’un vecteur viral thérapeutique à l’œil ovin.
Introduction
Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour administrer des agents thérapeutiques à la rétine, y compris l’administration intravitréenne (IVT), sous-rétinienne, suprachoroïdienne, périoculaire ou topique. Chaque voie d’administration implique de surmonter des barrières telles que la barrière hémato-rétinienne ou les membranes limitantes internes et externes et a des taux d’efficacité variables selon le médicament administré et la cible rétinienne spécifique 1,2.
L’administration de médicaments IVT implique une injection dans l’humeur vitrée de l’œil, une substance gélatineuse qui occupe la chambre postérieure de l’œil. La fonction principale de l’humeur vitrée est de maintenir la forme du globe oculaire et de maintenir les tissus oculaires, tels que le cristallin et la rétine, en place. L’humeur vitrée est composée en grande partie d’eau, avec de petites quantités de collagène, d’acide hyaluronique et d’autres protéines non collagènes3. L’injection de TVI est une procédure simple et courante utilisée couramment pour traiter un large éventail de conditions oculaires, y compris la dégénérescence maculaire liée à l’âge, l’œdème maculaire diabétique, la rétinopathie diabétique, l’occlusion veineuse rétinienne et plusieurs dystrophies rétiniennes héréditaires 4,5.
Céroïdes lipofuscinoses neuronales (NCL; Maladie de Batten) sont un groupe de maladies mortelles de surcharge lysosomale qui provoquent une dégénérescence sévère du cerveau et de la rétine. Il existe actuellement 13 variantes connues de NCL résultant de mutations dans différents gènes (CLN1-8, CLN10-14) qui affectent principalement les enfants, mais dont l’âge d’apparition et la gravité de la maladie varient6. Les LCN partagent des symptômes progressifs communs, notamment un déclin cognitif et moteur, des convulsions et une perte de vision. Il n’y a pas de remède pour NCL; cependant, la thérapie enzymatique substitutive dirigée vers le cerveau fait actuellement l’objet d’essais cliniques pour la maladie CLN27,8, et la thérapie génique médiée par AAV s’est révélée très prometteuse dans les études précliniques, avec un essai clinique pour la thérapie génique CLN5 qui devrait commencer en 2022 9,10.
De nombreuses autres espèces développent des formes naturelles de LCN, notamment les chats, les chiens, les moutons et les vaches. Deux modèles ovins de LCN font actuellement l’objet d’études actives en Nouvelle-Zélande : un modèle de maladie CLN5 chez les moutons de Borderdale et un modèle de maladie CLN6 chez les moutons du South Hampshire. Les moutons atteints présentent de nombreuses caractéristiques cliniques et pathologiques de la maladie humaine, notamment une atrophie rétinienne et une perte de vision10,11. Bien que la thérapie génique CLN5 dirigée vers le cerveau chez les moutons atteints de la maladie CLN5 puisse prévenir ou arrêter l’atrophie cérébrale et le déclin clinique, les moutons traités perdent toujours la vue9. Cela a mis en évidence la nécessité de traiter la rétine pour préserver la vision et maintenir une meilleure qualité de vie, ce qui a conduit à la mise en place d’un protocole de thérapie génique oculaire chez le mouton.
L’œil de mouton représente un bon modèle de l’œil humain en raison de sa similitude dans les dimensions du globe oculaire, le volume vitré et la structure rétinienne10,12,13. Cet article détaille le protocole chirurgical pour l’administration par IVT d’un petit volume (≤100 μL) de vecteur viral thérapeutique à l’œil d’ovin.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les injections intravitréennes sont l’une des interventions chirurgicales les plus courantes en ophtalmologie humaine et se sont révélées efficaces pour administrer des thérapies géniques médiées par AAV à la rétine des moutons. Nous avions précédemment démontré l’efficacité de l’AAV9. La thérapie génique CLN5 administrée par voie intravitréenne dans l’atténuation du dysfonctionnement rétinien et de la dégénérescence chez les moutons avec CLN5 NCL15. On espère que …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier le Dr Steve Heap (BVSc, CertVOphthal) pour son aide dans l’établissement de ce protocole et la réalisation des injections décrites par Murray et coll.15. Les auteurs reconnaissent également le financement de CureKids New Zealand, de la Canterbury Medical Research Foundation, de Neurogene Inc et de la Batten Disease Support and Research Association.
Materials
| 1 mL low dead-space safety syringe with permanently attached 0.5 inch needle | Fisher Scientific, Auckland, New Zealand | 05-561-28 | Covidien Monoject Tuberculin Safety syringe or similar |
| 1.5 mL microcentrifuge tube | Sigma Aldrich | HS4323 | Autoclave tubes to sterilise prior to use |
| Anesthesia machine with gas bench and monitor | Hyvet Anesthesia, Christchurch, New Zealand | ||
| Antibiotic eye drops | Teva Pharma Ltd, Auckland, New Zealand | Commercial name: Chlorafast (0.5% chloramphenicol) | |
| BrightMount plus anti-fade mounting medium | Abcam, Cambridge, United Kingdom | ab103748 | |
| DAPI (4′ ,6-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride) | Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, United States | 10236276001 | |
| Diazepam sedative | Ilium, Troy Laboratories Pty Ltd, Tauranga, New Zealand | 5 mg/mL | |
| Endotracheal tubes | Flexicare Medical Ltd, Mountain Ash, United Kingdom | Standard, cuffed. Sizes 7, 7.5, or 8 depending on sheep size | |
| Eye speculum | Capes Medical Ltd, Tauranga, New Zealand | KP151/14 | Nopa Barraquer-Colibri (10 mm) |
| Fenestrated surgical drape | Amtech Medical Ltd, Whanganui, New Zealand | DI583 | Or similar |
| Filter Tips | Interlab, Auckland, New Zealand | 10, 200, and 1,000 µL | |
| Formaldehyde solution (37%) | Fisher Scientific, Auckland, New Zealand | AJA809-2.5PL | Make up to 10% in distilled water with 0.9% NaCl |
| Goat anti-rabbit Alexa Fluor 594 | Invitrogen Carlsbad, CA, USA | A-11012 | Use at a dilution of 1:500 |
| Isoflurane anesthetic | Attane, Bayer Animal Health, Auckland, New Zealand | ||
| Ketamine HCl anesthetic/analgesic | PhoenixPharm Distributors Ltd, Auckland, New Zealand | 100 mg/mL | |
| Laryngoscope (veterinary) | KaWe Medical, Denmark | Miller C blade, size 2 | |
| Needles | Capes Medical Ltd, Tauranga, New Zealand | 302025 | BD Hypodermic Needles, or similar |
| Non-steroidal anti-inflammatory | Boehringer Ingelheim (NZ) Ltd, Auckland, New Zealand | 49402/008 | Commercial name: Metacam 20 (20 mg/mL meloxicam) |
| Non-toothed forceps | Capes Medical Ltd, Tauranga, New Zealand | AB864/16 | Or similar |
| Non-toothed hemostat | Capes Medical Ltd, Tauranga, New Zealand | AA150/12 | Or similar |
| Normal goat serum | Thermo Fisher Scientific, Christchurch, New Zealand | 16210072 | |
| Oxygen (medical) | BOC Gas, Christchurch, New Zealand | D2 cylinder, gas code 180 | |
| Phosphate buffered saline | Thermo Fisher Scientific, Christchurch, New Zealand | 10010023 | Sterile, filtered |
| Povidone-Iodine solution | Capes Medical Ltd, Tauranga, New Zealand | 005835 | Commercial name: Betadine (10% povidone-iodine) |
| Rabbit anti-cow glial fibrillary acidic protein (GFAP) | Dako, Glostrup, Denmark | Z0334 | Use at a dilution of 1:2,500 |
| Self-complementary adeno-associated virus serotype 9, containing the chicken beta action (CBh) promoter and codon-optimized ovine CLN5 | University of North Carolina Vector Core, NC, USA. | scAAV9/CBh-oCLN5opt | |
| Sodium Chloride 0.9% IV Solution | Capes Medical Ltd, Tauranga, New Zealand | AHB1322 | Commercial name: Saline solution |
| Subcutaneous antibiotics | Intervet Schering Plough Animal Health Ltd, Wellington, New Zealand | Commercial name: Duplocillin LA (150,000 IU/mL procaine penicillin and 115,000 IU/mL benzathine penicillin) | |
| Surgical sharp blunt curved scissors | Capes Medical Ltd, Tauranga, New Zealand | SSSHBLC130 | |
| Terumo Syringe Luer Lock | Amtech Medical Ltd, Whanganui, New Zealand | SH159/SH160 | Sterile syringes; 10 mL for drawing up induction drugs, 20 mL for drawing up saline |
| Virkon Disinfectant Powder | EBOS Group Ltd, Christchurch, NZ | 28461115 |
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