ओविन आई में इंट्राविट्रल इंजेक्शन
Summary
रेटिना में वायरल-मध्यस्थता जीन थेरेपी देने के उद्देश्य से भेड़ की आंख में इंट्राविट्रल इंजेक्शन किए गए थे।
Abstract
रेटिना में चिकित्सीय एजेंटों के वितरण के लिए कई तरीके हैं, जिनमें इंट्राविट्रल (आईवीटी), सबरेटिनल, सुप्राकोरॉइडल, पेरिओकुलर या सामयिक प्रशासन शामिल हैं। आईवीटी दवा वितरण में आंख के विट्रियस ह्यूमर में एक इंजेक्शन शामिल है, एक जिलेटिनस पदार्थ जो आंख के पीछे के कक्ष को भरता है और आंखों के ग्लोब के आकार को बनाए रखता है। यद्यपि आईवीटी मार्ग उप-प्रसव की तुलना में कम विशेष रूप से लक्षित है, यह बहुत कम आक्रामक है और नेत्र रोगों की एक श्रृंखला के लिए नैदानिक सेटिंग्स में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
हमने पहले एडेनो-संबद्ध वायरस (एएवी) -मध्यस्थता जीन थेरेपी उत्पाद (एएवी 9) के इंट्राविट्रल डिलीवरी की प्रभावकारिता का प्रदर्शन किया था। सीएलएन 5) भेड़ में स्वाभाविक रूप से होने वाले सीएलएन 5 रूप के न्यूरोनल सेरोइड लिपोफसिनोसिस (एनसीएल)। प्रभावित भेड़ों को एक आंख में आईवीटी जीन थेरेपी मिली, दूसरी अनुपचारित आंख आंतरिक नियंत्रण के रूप में काम करती है। उपचार के 15 महीने बाद तक इलाज की गई आंखों में रेटिना संरचना और कार्य बनाए रखा गया था, जबकि अनुपचारित आंख ने पोस्टमॉर्टम परीक्षा के दौरान उत्तरोत्तर घटते कार्य और गंभीर शोष को प्रदर्शित किया। भेड़ के अध्ययन के आधार पर, सीएलएन 5 जीन थेरेपी उत्पाद को सितंबर 2021 में संयुक्त राज्य खाद्य और औषधि प्रशासन द्वारा एक उम्मीदवार जांच नई दवा (आईएनडी) के रूप में मंजूरी दी गई थी। यह पेपर ओविन आंख को एक चिकित्सीय वायरल वेक्टर के आईवीटी वितरण के लिए सर्जिकल प्रोटोकॉल का विवरण देता है।
Introduction
रेटिना में चिकित्सीय एजेंटों को वितरित करने के लिए कई तरीकों का उपयोग किया जा सकता है, जिसमें इंट्राविट्रल (आईवीटी), सबरेटिनल, सुप्राकोरॉइडल, पेरिओकुलर या सामयिक प्रशासन शामिल हैं। प्रशासन के प्रत्येक मार्ग में रक्त-रेटिना बाधा या आंतरिक और बाहरी सीमित झिल्ली जैसी बाधाओं पर काबू पाना शामिल है और वितरित की जा रही दवा और विशिष्ट रेटिना लक्ष्य 1,2 के आधार पर प्रभावकारिता की अलग-अलग दर है।
आईवीटी दवा वितरण में आंख के विट्रियस ह्यूमर में एक इंजेक्शन शामिल है, एक जिलेटिनस पदार्थ जो आंख के पीछे के कक्ष पर कब्जा कर लेता है। विट्रियस हास्य का प्राथमिक कार्य आंखों के ग्लोब के आकार को बनाए रखना और ओकुलर ऊतकों, जैसे लेंस और रेटिना को जगह में रखना है। विट्रियस हास्य काफी हद तक पानी से बना होता है, जिसमें कोलेजन, हाइलूरोनिक एसिड और अन्य नॉनकोलेजेनस प्रोटीनकी थोड़ी मात्रा होती है। आईवीटी इंजेक्शन एक सरल और सामान्य प्रक्रिया है जिसका उपयोग नियमित रूप से नेत्र संबंधी स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला के इलाज के लिए किया जाता है, जिसमें उम्र से संबंधित मैकुलर अपघटन, मधुमेह मैकुलर एडिमा, मधुमेह रेटिनोपैथी, रेटिना नस रोड़ा और कई विरासत में मिली रेटिना डिस्ट्रोफी 4,5 शामिल हैं।
न्यूरोनल सेरॉइड लिपोफसिनोस (एनसीएल; बैटन रोग) घातक लाइसोसोमल भंडारण रोगों का एक समूह है जो मस्तिष्क और रेटिना के गंभीर अध: पतन का कारण बनता है। वर्तमान में एनसीएल के 13 ज्ञात रूप हैं जो विभिन्न जीनों (सीएलएन 1-8, सीएलएन 10-14) में उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप हैं जो मुख्य रूप से बच्चों को प्रभावित करते हैं लेकिन शुरुआत और रोग की गंभीरता की अलग-अलग उम्र होतीहै। एनसीएल सामान्य प्रगतिशील लक्षण साझा करते हैं, जिसमें संज्ञानात्मक और मोटर गिरावट, दौरे और दृष्टि की हानि शामिल है। एनसीएल के लिए कोई इलाज नहीं है; हालांकि, मस्तिष्क-निर्देशित एंजाइम-प्रतिस्थापन चिकित्सा वर्तमान में सीएलएन 2 रोग 7,8 के लिए नैदानिक परीक्षणों में है, और एएवी-मध्यस्थता जीन थेरेपी ने प्रीक्लिनिकल अध्ययनों में बहुत वादा दिखाया है, जिसमें सीएलएन 5 जीन थेरेपी के लिए नैदानिक परीक्षण 2022 9,10 में शुरू होने की उम्मीद है।
कई अन्य प्रजातियां एनसीएल के स्वाभाविक रूप से पाए जाने वाले रूपों को विकसित करती हैं, जिनमें बिल्लियां, कुत्ते, भेड़ और गाय शामिल हैं। एनसीएल के दो ओविन मॉडल वर्तमान में न्यूजीलैंड में सक्रिय अध्ययन के अधीन हैं: बॉर्डरडेल भेड़ में एक सीएलएन 5 रोग मॉडल और दक्षिण हैम्पशायर भेड़ में एक सीएलएन 6 रोग मॉडल। प्रभावित भेड़ मानव रोग की कई नैदानिक और रोग संबंधी विशेषताओं का प्रदर्शन करती हैं, जिसमें रेटिना शोष और दृष्टि का नुकसान10,11 शामिल है। यद्यपि सीएलएन 5 रोग के साथ भेड़ में मस्तिष्क-निर्देशित सीएलएन 5 जीन थेरेपी मस्तिष्क शोष और नैदानिक गिरावट को रोक या रोक सकती है, फिर भी इलाज की गई भेड़ अपनीदृष्टि खो देती है। इसने दृष्टि को संरक्षित करने और जीवन की बेहतर गुणवत्ता बनाए रखने के लिए रेटिना का इलाज करने की आवश्यकता पर प्रकाश डाला, जिससे भेड़ में ओकुलर जीन थेरेपी के लिए एक प्रोटोकॉल की स्थापना हुई।
भेड़ की आंख मानव आंख के एक अच्छे मॉडल का प्रतिनिधित्व करती है क्योंकि आंख ग्लोब आयामों, विट्रियस वॉल्यूम और रेटिना संरचना 10,12,13 में इसकी समानता है। यह पेपर ओविन आंख को चिकित्सीय वायरल वेक्टर की एक छोटी मात्रा (≤100 μL) के आईवीटी वितरण के लिए सर्जिकल प्रोटोकॉल का विवरण देता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इंट्राविट्रल इंजेक्शन मानव नेत्र विज्ञान में सबसे आम शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं में से एक है और भेड़ के रेटिना में एएवी-मध्यस्थता जीन थेरेपी देने में प्रभावी साबित हुआ है। हमने पहले एएवी 9 की प्रभावका?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
स्टीव हीप (बीवीएससी, सर्टवीओफ्थल) को इस प्रोटोकॉल को स्थापित करने और मरे एट अल.15 द्वारा वर्णित इंजेक्शन का प्रदर्शन करने में उनकी सहायता के लिए स्वीकार करना चाहते हैं। लेखक क्योरकिड्स न्यूजीलैंड, कैंटरबरी मेडिकल रिसर्च फाउंडेशन, न्यूरोजीन इंक और बैटन डिजीज सपोर्ट एंड रिसर्च एसोसिएशन से वित्त पोषण को भी स्वीकार करते हैं।
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 |
Riferimenti
- Himawan, E., et al. Drug delivery to retinal photoreceptors. Drug Discovery Today. 24 (8), 1637-1643 (2019).
- Murray, S. J., Mitchell, N. L. Ocular therapies for neuronal ceroid lipofuscinoses: More than meets the eye. Neural Regeneration Research. 17 (8), 1755-1756 (2022).
- Bishop, P. N. Structural macromolecules and supramolecular organisation of the vitreous gel. Progress in Retinal and Eye Research. 19 (3), 323-344 (2000).
- Grzybowski, A., et al. update on intravitreal injections: Euretina expert consensus recommendations. Ophthalmologica. 239 (4), 181-193 (2018).
- Pavlou, M., et al. Novel AAV capsids for intravitreal gene therapy of photoreceptor disorders. EMBO Molecular Medicine. 13 (4), 13392 (2021).
- Kousi, M., Lehesjoki, A. -. E., Mole, S. E. Update of the mutation spectrum and clinical correlations of over 360 mutations in eight genes that underlie the neuronal ceroid lipofuscinoses. Human Mutation. 33 (1), 42-63 (2012).
- Wibbeler, E., et al. Cerliponase alfa for the treatment of atypical phenotypes of CLN2 disease: A retrospective case series. Journal of Child Neurology. 36 (6), 468-474 (2021).
- Schulz, A., et al. Study of intraventricular cerliponase alfa for CLN2 disease. The New England Journal of Medicine. 378 (20), 1898-1907 (2018).
- Mitchell, N. L., et al. Longitudinal in vivo monitoring of the CNS demonstrates the efficacy of gene therapy in a sheep model of CLN5 Batten disease. Molecular Therapy. 26 (10), 2366-2378 (2018).
- Murray, S. J., Mitchell, N. L. Natural history of retinal degeneration in ovine models of CLN5 and CLN6 neuronal ceroid lipofuscinoses. Scientific Reports. 12 (1), 3670 (2022).
- Russell, K. N., Mitchell, N. L., Wellby, M. P., Barrell, G. K., Palmer, D. N. Electroretinography data from ovine models of CLN5 and CLN6 neuronal ceroid lipofuscinoses. Data in Brief. 37, 107188 (2021).
- Shafiee, A., McIntire, G. L., Sidebotham, L. C., Ward, K. W. Experimental determination and allometric prediction of vitreous volume, and retina and lens weights in Göttingen minipigs. Veterinary Ophthalmology. 11 (3), 193-196 (2008).
- Shinozaki, A., Hosaka, Y., Imagawa, T., Uehara, M. Topography of ganglion cells and photoreceptors in the sheep retina. The Journal of Comparative Neurology. 518 (12), 2305-2315 (2010).
- Frugier, T., et al. A new large animal model of CLN5 neuronal ceroid lipofuscinosis in Borderdale sheep is caused by a nucleotide substitution at a consensus splice site (c.571+1G>A) leading to excision of exon 3. Neurobiology of Disease. 29 (2), 306-315 (2008).
- Murray, S. J., et al. Intravitreal gene therapy protects against retinal dysfunction and degeneration in sheep with CLN5 Batten disease. Experimental Eye Research. 207, 108600 (2021).
- Ross, M., et al. Outer retinal transduction by AAV2-7m8 following intravitreal injection in a sheep model of CNGA3 achromatopsia. Gene Therapy. , (2021).
- Boyd, R. F., et al. Photoreceptor-targeted gene delivery using intravitreally administered AAV vectors in dogs. Gene Therapy. 23 (2), 223-230 (2016).
- Dalkara, D., et al. In vivo-directed evolution of a new adeno-associated virus for therapeutic outer retinal gene delivery from the vitreous. Science Translational Medicine. 5 (189), (2013).
- Gearhart, P. M., Gearhart, C., Thompson, D. A., Petersen-Jones, S. M. Improvement of visual performance with intravitreal administration of 9-cis-retinal in Rpe65-mutant dogs. Archives of Ophthalmology. 128 (11), 1442-1448 (2010).
- Ross, M., et al. Evaluation of photoreceptor transduction efficacy of capsid-modified adeno-associated viral vectors following intravitreal and subretinal delivery in sheep. Human Gene Therapy. 31 (13-14), 719-729 (2020).
- Kotterman, M. A., et al. Antibody neutralization poses a barrier to intravitreal adeno-associated viral vector gene delivery to non-human primates. Gene Therapy. 22 (2), 116-126 (2015).
- Whitehead, M., Osborne, A., Yu-Wai-Man, P., Martin, K. Humoral immune responses to AAV gene therapy in the ocular compartment. Biological Reviews. 96 (4), 1616-1644 (2021).
- Yun, C., Oh, J., Hwang, S. -. Y., Kim, S. -. W., Huh, K. Subconjunctival hemorrhage after intravitreal injection of anti-vascular endothelial growth factor. Graefe’s Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 253 (9), 1465-1470 (2015).
- Christensen, L., Cerda, A., Olson, J. L. Real-time measurement of needle forces and acute pressure changes during intravitreal injections. Clinical & Experimental Ophthalmology. 45 (8), 820-827 (2017).
- Allmendinger, A., Butt, Y. L., Mueller, C. Intraocular pressure and injection forces during intravitreal injection into enucleated porcine eyes. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 166, 87-93 (2021).
- Ross, M., Ofri, R. The future of retinal gene therapy: Evolving from subretinal to intravitreal vector delivery. Neural Regeneration Research. 16 (9), 1751-1759 (2021).
- Henein, C., et al. Hydrodynamics of intravitreal injections into liquid vitreous substitutes. Pharmaceutics. 11 (8), 371 (2019).
- Park, I., Park, H. S., Kim, H. K., Chung, W. K., Kim, K. Real-time measurement of intraocular pressure variation during automatic intravitreal injections: An ex-vivo experimental study using porcine eyes. PloS One. 16 (8), 0256344 (2021).
- Willekens, K., et al. Intravitreally injected fluid dispersion: Importance of injection technique. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (3), 1434-1441 (2017).
- Peynshaert, K., Devoldere, J., De Smedt, S. C., Remaut, K. In vitro and ex vivo models to study drug delivery barriers in the posterior segment of the eye. Advanced Drug Delivery Reviews. 126, 44-57 (2018).
- Kiss, S. Vector Considerations for Ocular Gene Therapy. Adeno-associated virus vectors offer a safe and effective tool for gene delivery. Retinal Physician. 17, 40-45 (2020).
- Kleine Holthaus, S. -. M., et al. Gene therapy targeting the inner retina rescues the retinal phenotype in a mouse model of CLN3 Batten disease. Human Gene Therapy. 31 (13-14), 709-718 (2020).
- Kleine Holthaus, S. -. M., et al. Neonatal brain-directed gene therapy rescues a mouse model of neurodegenerative CLN6 Batten disease. Human Molecular Genetics. 28 (23), 3867-3879 (2019).
