A Novel chirurgische benadering voor intratracheale toediening van bioactieve stoffen in een Foetale Muis Model
Summary
We hebben een nieuwe chirurgische aanpak voor intratracheale toediening van bioactieve stoffen in de muis foetus. De levering route is efficiënter in het foetale richten muizenlongen dan de gebruikelijke intra-amniotische injectie. Deze procedure is tot op heden niet beschreven in een muismodel.
Abstract
Prenatale pulmonale toediening van cellen, genen of farmacologische middelen kunnen de basis vormen voor nieuwe therapeutische strategieën voor verschillende genetische en verworven ziekten. Naast congenitale of erfelijke afwijkingen met de vereiste lange termijn expressie van het afgeleverde gen, verscheidene niet-erfelijke perinatale omstandigheden, waarbij korte termijn genexpressie of farmacologische interventie voldoende is om therapeutische effecten te bereiken, worden beschouwd als potentiële toekomstige aanwijzingen voor soort benadering. Kandidaat ziekten voor de toepassing van de korte termijn prenatale therapie kan de voorbijgaande neonatale tekort aan surfactant proteïne B veroorzaakt neonatale respiratory distress syndrome 1,2 of hyperoxische verwondingen van de neonatale long 3 zijn. Kandidaat ziekten voor permanente therapeutische correctie zijn Cystic Fibrosis (CF) 4, genetische varianten van oppervlakte-actieve stof gebreken 5 en α1-antitrypsine-deficiëntie 6.
<p class = "jove_content"> algemeen is een belangrijk voordeel van prenatale gentherapie is de mogelijkheid om therapeutische interventie vroeg in ontwikkeling op of voorafgaand aan klinische manifestaties in de patiënt, waardoor onherstelbare schade aan het individu. Bovendien foetale organen een verhoogde celproliferatie in vergelijking tot volwassen organen, die een efficiëntere gen of stamcel overdracht naar de foetus kan leiden. Verder wordt in de baarmoeder gentherapie uitgevoerd wanneer de eigen afweersysteem niet helemaal volwassen. Daarom moet transplantatie van heterologe cellen of aanvullen van een niet-functioneel eiwit of afwezig een correcte versie niet leiden immuun sensibilisatie voor de cel, vector of transgene product, dat onlangs is het geval bewezen met zowel cellulaire als gentherapieën 7 .In de huidige studie onderzochten we de mogelijkheid om direct richten op de foetale luchtpijp in een muis model. Deze procedure wordt gebruikt in grotere diermodellen zoals konijnen, schapen 8 en zelfs in een klinische setting 9, maar is tot op heden niet uitgevoerd voordat in een muismodel. Als we de mogelijkheden van foetale gentherapie voor erfelijke ziekten zoals CF, het muizenmodel is bijzonder nuttig als een eerste proof-of-concept vanwege de grote beschikbaarheid van verschillende transgene muizenstammen, het goed gedocumenteerd embryogenese en foetale ontwikkeling, minder strenge ethische voorschriften, korte dracht en de grote worpgrootte.
Verschillende toegangswegen zijn beschreven om de foetale knaagdier long richten, met inbegrip van intra-amniotische injectie 10-12, (echogeleide) intrapulmonale injectie 13,14 en intraveneuze toediening in de dooierzak vaten 15,16 of navelstreng 17. Onze nieuwe chirurgische procedure stelt onderzoekers in staat om de agent van de keuze direct te injecteren in de foetale luchtpijp muis die het mogelijk maaktvoor een efficiëntere levering aan de luchtwegen dan bestaande technieken 18.
Protocol
Discussion
Kritische stappen
- De muizenstam we ervoor gekozen om te werken met is NMRI muizen omdat ze een overvloedig aantal pups (gemiddelde nestgrootte 14,4 ± 1,8, eigen gegevens), goed verdragen interventies en hebben goede moederlijke eigenschappen.
- Het plaatsen van de portemonnee koord door de baarmoederwand en de foetale membranen is een cruciale stap als je alleen wilt het foetale hoofd en niet de schouders bloot, anders herpositionering is bijna onmogelijk zonder dat trauma.
- Een optimale posi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
MC en AVDP zijn docs ondersteund door subsidies van het Instituut voor de Aanmoediging van Innovatie door Wetenschap en Technologie in Vlaanderen (IWT-Vlaanderen). JT heeft een part-time Clinical Research Fellowship (Koor) van UZ Leuven. DV is een doctoraal onderzoeker ondersteund door een subsidie van de KU Leuven, DBOF/10/062. MMDC is een doctoraal onderzoeker ondersteund door een subsidie van Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento (CNPq) en Erasmus Mundus. Onderzoek werd gefinancierd door IWT-Vlaanderen, door de EG-subsidie DIMI (LSHB-CT-2005-512.146 duizend) en door de in vivo moleculaire beeldvorming Onderzoeksgroep (Imir) van de KU Leuven. We willen graag de UPenn Vector Core opgericht door James M. Wilson voor hun vriendelijke gave van de AAV6.2 inpakplasmide voor rAAV vector productie te erkennen.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| NMRI mice | Janvier, Le Genest St Isle, France | ||
| Isoflurane | Isoba, Intervet / Schering-Plough Animal Health, Milton Keynes, UK | ||
| Prolene 6-0 | Ethicon, Groot Bijgaarden, Belgium | ||
| Vicryl 5-0 | Ethicon, Groot Bijgaarden, Belgium | ||
| 50 μl Hamilton Glass Syringe, Model 1710.5 TLLX SYR | Hamilton, Reno, NV, USA | 5495-20 | |
| 30G sharp needle | Hamilton, Reno, NV, USA | 7762-03 | |
| 2% xylocaine | AstraZeneca, Zoetermeer, The Netherlands |
References
- Willson, D. F., Notter, R. H. The future of exogenous surfactant therapy. Respir. Care. 56, 1369-1388 (2011).
- Abdel-Latif, M. E., Osborn, D. A. Intratracheal Clara cell secretory protein (CCSP) administration in preterm infants with or at risk of respiratory distress syndrome. Cochrane Database Syst. Rev. CD008308, (2011).
- Thebaud, B. Vascular endothelial growth factor gene therapy increases survival, promotes lung angiogenesis, and prevents alveolar damage in hyperoxia-induced lung injury: evidence that angiogenesis participates in alveolarization. Circulation. 112, 2477-2486 (2005).
- Griesenbach, U., Alton, E. W. Gene transfer to the lung: lessons learned from more than 2 decades of CF gene therapy. Adv. Drug Deliv. Rev. 61, 128-139 (2009).
- Aneja, M. K., Rudolph, C. Gene therapy of surfactant protein B deficiency. Curr. Opin. Mol. Ther. 8, 432-438 (2006).
- Flotte, T. R., Mueller, C. Gene therapy for alpha-1 antitrypsin deficiency. Hum. Mol. Genet. 20, R87-R92 (2011).
- Roybal, J. L., Santore, M. T., Flake, A. W. Stem cell and genetic therapies for the fetus. Semin Fetal Neonatal Med. 15, 46-51 (2010).
- Peebles, D. Widespread and efficient marker gene expression in the airway epithelia of fetal sheep after minimally invasive tracheal application of recombinant adenovirus in utero. Gene Ther. 11, 70-708 (2004).
- Deprest, J., Gratacos, E., Nicolaides, K. H. Fetoscopic tracheal occlusion (FETO) for severe congenital diaphragmatic hernia: evolution of a technique and preliminary results. Ultrasound Obstet. Gynecol. 24, 121-126 (2004).
- Buckley, S. M. Intra-amniotic delivery of CFTR-expressing adenovirus does not reverse cystic fibrosis phenotype in inbred CFTR-knockout mice. Mol. Ther. 16, 819-824 (2008).
- Davies, L. A. Adenovirus-mediated in utero expression of CFTR does not improve survival of CFTR knockout mice. Mol. Ther. 16, 812-818 (2008).
- Mitchell, M., Jerebtsova, M., Batshaw, M. L., Newman, K., Ye, X. Long-term gene transfer to mouse fetuses with recombinant adenovirus and adeno-associated virus (AAV) vectors. Gene Ther. 7, 1986-1992 (2000).
- Henriques-Coelho, T. Targeted gene transfer to fetal rat lung interstitium by ultrasound-guided intrapulmonary injection. Mol. Ther. 15, 340-347 (2007).
- Toelen, J. Fetal gene transfer with lentiviral vectors: long-term in vivo follow-up evaluation in a rat model. Am J Obstet Gynecol. 196, e1-e6 (2007).
- Waddington, S. N. Long-term transgene expression by administration of a lentivirus-based vector to the fetal circulation of immuno-competent mice. Gene Ther. 10, 1234-1240 (2003).
- Waddington, S. N. Permanent phenotypic correction of hemophilia B in immunocompetent mice by prenatal gene therapy. Blood. 104, 2714-2721 (2004).
- Senoo, M. Adenovirus-mediated in utero gene transfer in mice and guinea pigs: tissue distribution of recombinant adenovirus determined by quantitative TaqMan-polymerase chain reaction assay. Mol. Genet. Metab. 69, 269-276 (2000).
- Carlon, M. Efficient gene transfer into the mouse lung by fetal intratracheal injection of rAAV2/6.2. Mol. Ther. 18, 2130-2138 (2010).
- Schmiedl, A. Lipopolysaccharide-induced injury is more pronounced in fetal transgenic ErbB4-deleted lungs. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol Physiol. 301, L490-L499 (2011).
- Buckley, S. M. Factors influencing adenovirus-mediated airway transduction in fetal mice. Mol. Ther. 12, 484-492 (2005).
