بطء الإفراج تسليم المخدرات من خلال Elvax 40W إلى الجرذ الشبكية: الآثار المترتبة على علاج الحالات المزمنة
Summary
تفاصيل هذه الورقة كيف Elvax 40W يمكن استخدامها كوسيلة من وسائل بطء الإفراج عن تسليم المخدرات إلى شبكية العين الفئران البالغين. يوصف بروتوكول لإعداد والتحميل، وتقديم مجمع المخدرات الراتنج للعين.
Abstract
أمراض شبكية العين هي صعبة لعلاج شبكية العين كما تكمن عميقا داخل العين. وغالبا ما يحتاج أساليب الغازية من تسليم المخدرات لعلاج هذه الأمراض. أمراض شبكية العين المزمنة مثل وذمة الشبكية أو اتساع الأوعية الدموية عادة ما تتطلب الحقن داخل العين متعددة لعلاج الحالة بشكل فعال. ومع ذلك، فإن المخاطر المرتبطة بهذه الحقن تزيد مع تسليم المتكررة من المخدرات. ولذلك، أساليب التوزيع البديلة يجب وضع من أجل تقليل مخاطر إعادة حقن. وقد وضعت عدة تحقيقات غيرها من وسائل لتوصيل الأدوية الموسعة مع مرور الوقت، من خلال مواد قادرة على إطلاق المواد الكيميائية ببطء في العين. في هذا التحقيق، ونحن الخطوط العريضة استخدام Elvax 40W، الراتنج كوبوليمر، ليكون بمثابة وسيلة لتوصيل الدواء إلى شبكية العين الفئران البالغين. يتم إجراء الراتنج وتحميلها مع المخدرات. ثم يتم زرع مجمع المخدرات الراتنج في تجويف الجسم الزجاجي، حيث انها ستفرج ببطء الدواء على منظمة الشفافية الدوليةلي. تم اختبار هذه الطريقة باستخدام 2-الأمينية-4-phosphonobutyrate (APB)، والتماثلية الغلوتامات الذي يمنع استجابة ضوء من شبكية العين. وقد تبين أن APB صدر ببطء من الراتنج، وكان قادرا على منع استجابة الشبكية بنسبة 7 أيام بعد غرس. هذا يدل على أن تسليم المخدرات بطء الإفراج استخدام هذا الراتنج كوبوليمر فعالة لعلاج شبكية العين، ويمكن استخدامها علاجيا مع إجراء مزيد من التجارب.
Introduction
علاج الأمراض المزمنة مثل السكري وارتفاع ضغط الدم ويعرض العديد من التحديات، وهذه الأمراض عموما تتطلب العلاج لفترات طويلة من الوقت، وغالبا ما للحياة. وقد دعا هذا لتطوير نظم لتقديم الأدوية الافراج بطيئة، والتي تقلل من الحاجة لجرعات متكررة. وقد أثبتت فعالية هذه الأساليب الافراج بطيئة من خلال تطوير مضخات الأنسولين، للحد من عدد من حقن الانسولين اللازمة لعلاج مرض السكري. الأمراض المزمنة للعين، وخاصة تلك التي تؤثر على طبقات الداخلية، يتطلب بالإدارة متكررة من المخدرات من خلال إجراءات الغازية. أحد هذه الأمراض المزمنة التي تؤثر على العين البشرية هو العمر المتعلقة التنكس البقعي (AMD). أنه يؤثر على الشبكية المركزية، وهي طبقة من الأنسجة العصبية تقع في الجزء الخلفي من العين المسؤولة عن الشروع في الرؤية. AMD هي السبب الرئيسي للعمى في العالم الغربي 1. وهناك تحد خاص مع علاج إعادةالأمراض tinal هي أن يطلب من المخدرات للوصول إلى هذه الطبقة العميقة في العين، والتي غالبا ما يتطلب أساليب الغازية التسليم. عادة تدار المخدرات إلى غرفة الزجاجي والشبكية باستخدام حقن intravitreal. ومع ذلك، مع كل حقنة هناك خطر حدوث مضاعفات تال للحقن، بما في ذلك التهاب باطن المقلة، انفصال الشبكية، المياه البيضاء ونزيف الجسم الزجاجي 2. يتم ضرب هذا الخطر مع كل إعادة حقن من الدواء.
ان الحد من الحاجة إلى حقن متعددة تكون ذات فائدة كبيرة في علاج AMD. لعلاج الشكل الرطب من AMD، حيث نمو الأوعية الجديدة هو السمة المميزة، واستراتيجية العلاجية أنشئت في استهداف عوامل نمو بطانة الأوعية الدموية (VEGF) باستخدام مثبطات VEGF 3. في الوقت الحاضر، يتم تسليم هذه الحقن من خلال intravitreal المتكررة. وبالمثل، في علاج وذمة البقعة الصفراء، اختلاط شائع من اعتلال الشبكية السكري، ويتم تسليم القشرية من خلال تكرار الحقن <sتصل> 4. يمكن تسليم هذه المخدرات عبر طرق الإفراج بطيئة بالفعل تقلل من خطر حدوث مضاعفات تال للحقن.
وقد وصفت مفهوم نظام تسليم المخدرات الافراج بطيئة أولا باستخدام سيارة مطاط السيليكون لتقديم جزيئات صغيرة في الأنسجة الحيوانية 5. منذ ذلك الحين، تم تطوير أساليب الافراج بطيئة أخرى لتقديم جزيئات أكبر، والعديد منها قد تم اختبارها في العين. ناقلات الجسيمات، مثل المجهرية القابلة للتحلل، بولي lactide-شارك في glycolide (PLGA) النانوية والحويصلات فوسفورية (الجسيمات الشحمية) يمكن أن تكون مفيدة كوسائل تسليم 6،7. وقد تم مقارنة PLGA النانوية والجسيمات الشحمية في بيئة المختبر لقدرتها على تقديم وكلاء المضادة للسرطان عبر الصلبة مع مرور الوقت 7. وكانت كل من المركبات الفعالة في الافراج ببطء المخدرات. ومع ذلك، أجريت الدراسة إلا في بيئة المختبر. Bochot وآخرون (2002) 8 اختبارفعالية الليبوزومات لتسليم الجزيئات لشبكية العين في الجسم الحي. وقد أثبت أنه الليبوزومات تقديم بنجاح أليغنوكليوتيد] صغيرة لشبكية العين أرنب. ويرى المؤلفون أن الجسيمات الشحمية يمكن أن تكون مفيدة في علاج أمراض الشبكية 8. ومع ذلك، فإن طبيعة هذه الحويصلات في التحرك في الجسم الزجاجي يعني أنها من المرجح أن يضعف الرؤية أو طمس 9.
اوكابي وآخرون (2003) 10 تستخدم أقراص غير القابلة للتحلل البوليمر يتكون من 33٪ الاثيلين فينيل اسيتات لتطبيق بيتا methasone في الأرانب. انهم مزروع في الجيب أقراص الصلبة وأظهرت الإفراج الفعلي للدواء في الجسم الزجاجي والشبكية لشهر واحد 10. ومع ذلك، في هذا البروتوكول معين، كان الزرع كبير نسبيا وجامدة، ويتطلب عملية جراحية أكثر تعقيدا بما في ذلك شق الصلبة كبيرة وخياطة.
حققت دراسة سابقة للTISSUاستجابة البريد للمركبات البوليمر المختلفة عن طريق زرعها في القرنية من عيون الأرانب، ووجدت أن بوليمرات الاثيلين خلات الفينيل غسلها في الكحول لا تسبب التهاب أو تهيج. عرضت هذه المجمعات للحفاظ على تسليم المركبات الكبيرة إلى الأنسجة الحيوانية لفترات طويلة من الوقت، وبعض تتجاوز ما يصل إلى 100 أيام تعتمد على المخدرات 11. وقد وضعت واحدة هذا النوع من الراتنج كوبوليمر صناعيا في شكل Elvax 40W (40٪ من الوزن الإيثيلين فينيل أسيتات المحتوى comonomer مع 'W' أميد المضافة لتحسين معالجة بيليه). هذا الراتنج كوبوليمر هو مادة خاملة الذي هو مستقر في كل من الغرفة ودرجة حرارة الجسم. لم يظهر أن يسبب الحساسية أو السمية في الأنسجة البيولوجية. وقد القى هذا الراتنج فعال مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأدوية في النماذج التجريبية المختلفة التي تحقق وظائف نظم مختلفة، مثل نظام الأقنية الثديية 12، القشرة السمعية الأولية 13،14 </ سوب>، والضفدع النظام البصري 15. كما تم استخدام هذا الراتنج في العين لتوصيل الأدوية لتطوير سلحفاة 16،17، 18،19 الدجاج الجنين، والنمس الكبار شبكية العين 20. في الجهاز العصبي المركزي الفئران، تم فقط استخدام الراتنج في الدماغ 21-23، ولكن لم يتم توثيقها استخدامه في العين الفئران.
مزايا استخدام هذا الراتنج كوبوليمر لتوصيل الأدوية ببطء إلى الشبكية عبر طرق أخرى، هو أنه مركب مستقر لا يسبب التهاب أو تهيج في العين. خلافا لناقلات الجسيمات، فإن المجمع المخدرات الراتنج لا يضعف الرؤية بعد الزرع، لأنه لا يزال عادة في موقع التسليم بدلا من العائمة في الجسم الزجاجي. فإنه لا تتطلب سوى عملية زرع بسيطة في تجويف الجسم الزجاجي بالقرب من حوف العين، ولن تتطلب خياطة بعد الزرع. مؤخرا، كان هناك ظهور في عدة أنظمة تسليم جديدة، مثلتكنولوجيا خلايا مغلفة (ECT) 24،25، 26 الهلاميات المائية، والميكروفيلم 27. ومع ذلك، فإن الطريقة المستخدمة في الدراسة الحالية لإعداد وتسليم مجمع المخدرات الراتنج على حد سواء سهلة لمتابعة وغير مكلفة، وبالتالي يكون أكثر فائدة للاستخدام في بيئة البحوث الأساسية. التحدي المتمثل في استخدام هذا المجمع لتقديم العلاج بالعقاقير طويل المدى هو تحديد تركيز الأمثل للدواء من شأنها تحقيق أقصى قدر من الفوائد العلاجية من وجود عدد أقل من الحقن intravitreal.
تهدف هذه الورقة إلى شرح استخدام المجمع المخدرات الراتنج لعلاج طويل الأجل للشبكية الفئران الكبار. يتم اختبار فعالية هذا النمط من تسليم باستخدام الغلوتامات التناظرية 2-الأمينية-4-phosphonobutyrate (APB) مثل المخدرات. كتل APB الاستجابة الخفيفة للخلايا القطبين على طريق محاكاة الغلوتامات، وهو ناقل عصبي الذاتية في شبكية العين 28. عندما تتنافس APB مع مستقبلات الغلوتامات ل، فإنه يمنع من lighر الاستجابة. وقد استخدم الأساليب المحاسبية في الدراسات الفسيولوجية للسيطرة على وظيفة الشبكية وقياس أثره باستخدام أساليب الكهربية مثل تخطيط كهربية الشبكية (أرج). في الدراسات السابقة، وقد استخدمت الأساليب المحاسبية لكلا قصيرة الأجل 29 و علاج طويل الأجل من شبكية العين النامية؛ يشارك هذا الأخير إعطاء جرعة واحدة يوميا عن طريق الحقن داخل العين لمدة 30 يوما 30. تم استخدام نفس الكمية من APB (0.092 ملغ في المياه المالحة عقيمة، بتركيز 50 ميكرومتر) لجميع الحقن كما هو مقترح في 28،29،31 الأعمال السابقة. اخترنا APB لاختبار المجمع المخدرات الراتنج وسيلة بطيئة الافراج لتسليم المخدرات إلى العين. الطرق الموضحة في هذه الدراسة مشابهة لأساليب الموصوفة سابقا تتضمن إعداد الدواء الراتنج معقدة 16،32. ولكن نحن أيضا التفاصيل استخدامه تحديدا في العين الفئران البالغين. بعد الزرع الجراحية من الراتنج APB تحميلها في العين، أجريت أرج لتحديد ما إذا APB يلغي صاستجابة ضوء etinal، وبالتالي ما إذا كان قد تم الافراج عن APB بنجاح في الجسم الزجاجي والشبكية.
Protocol
Representative Results
Discussion
وأظهرت هذه الدراسة استخدام مجمع المخدرات الراتنج لبطء التسليم النشر من المخدرات إلى شبكية العين. نحن تهدف إلى تقديم الطريقة التي هي غير مكلفة نسبيا وسهلة التطبيق في نموذج حيوان صغير.
وبالنظر إلى أن وظيفة APB هي بمثابة التناظرية ال…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported by the Australian Research Council through the ARC Centre of Excellence in Vision Science (CE0561903), the National Health and Medical Research Council (1049990), and Progetto regionale speciale multiasse ‘Reti per l’Alta Formazione’ – PO FSE Abruzzo 2007-2013 – Azione 4.II.iii.
Materials
| Elvax 40W Pellets | Du Pont, DE, USA | ||
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich Co. LLC., MO, USA | ||
| 2-amino-4-phosphonobutyric acid (APB) | Sigma-Aldrich Co. LLC., MO, USA | A1910 | |
| Dichloromethane | Sigma-Aldrich Co. LLC., MO, USA | 34856 | |
| Fast Green FCF | Sigma-Aldrich Co. LLC., MO, USA | ||
| Drierite, calcium sulfate | Sigma-Aldrich Co. LLC., MO, USA | 238910 | |
| Ketamine, Ilium Ketamil | Troy Laboratories Pty. Ltd., NSW, Australia | ||
| Xylazine, Ilium Xylazil-20 | Troy Laboratories Pty. Ltd., NSW, Australia | ||
| Atropine Sulphate, Minims eye drops | Bausch & Lomb Pty. Ltd., NSW, Australia | ||
| Tetracaine Hydrochloride, Minims eye drops | Bausch & Lomb Pty. Ltd., NSW, Australia | ||
| Chloramphenicol, Chlorsig ointment | Aspen Pharma Pty. Ltd., NSW, Australia | ||
| Pentobarbital, Lethabarb | Virbac Australia Pty. Ltd., NSW, Australia | ||
| Lignocaine Hydrochloride, Ilium Lignocaine-20 | Troy Laboratories Pty. Ltd., NSW, Australia | ||
| Uni-Core Punch Tool | World Precision Instruments Inc., FL, USA | ||
| Curved Forceps | World Precision Instruments Inc., FL, USA | ||
| Operating Microscope, Zeiss OPMI 99 | Zeiss, West Germany | ||
| 25G Insulin Needle | Terumo Corp., Tokyo, Japan | ||
| Dumont Tweezers | World Precision Instruments Inc., FL, USA |
References
- Access Economics, . The global economic cost of visual impairment. AMD Alliance International. , 26-27 (2010).
- Jager, R., Aiello, L., Patel, S., Cunningham, E. Risks of intravitreous injection: A comprehensive review. Retina. 24 (5), 676-698 (2004).
- Rosenfeld, P. J., et al. Ranibizumab for neovascular age-related macular degeneration. New England Journal of Medicine. 355 (14), 1419-1431 (2006).
- Cunningham, M. A., Edelman, J. L., Kaushal, S. Intravitreal steroids for macular edema: The past, the present, and the future. Survey of Ophthalmology. 53 (2), 139-149 (2008).
- Folkman, J., Long, D. M. The use of silicone rubber as a carrier for prolonged drug therapy. Journal of Surgical Research. 4 (3), 139-142 (1964).
- Herrero-Vanrell, R., Refojo, M. F. Biodegradable microspheres for vitreoretinal drug delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 52 (1), 5-16 (2001).
- Kim, E., et al. Human scleral diffusion of anticancer drugs from solution and nanoparticle formulation. Pharmaceutical Research. 26 (5), 1155-1161 (2009).
- Bochot, A., et al. Intravitreal delivery of oligonucleotides by sterically stabilized liposomes. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 43 (1), 253-259 (2002).
- Bochot, A., Fattal, E. Liposomes for intravitreal drug delivery: A state of the art. Journal of Controlled Release. 161 (2), 628-634 (2012).
- Okabe, K., Kimura, H., Okabe, J., Kato, A., Kunou, N., Ogura, Y. Intraocular tissue distribution of betamethasone after intrascleral administration using a non-biodegradable sustained drug delivery device. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 44 (6), 2702-2707 (2003).
- Langer, R., Folkman, J. Polymers for the sustained release of proteins and other macromolecules. Nature. 263 (5580), 797-800 (1976).
- Silberstein, G. B., Daniel, C. W. Elvax 40P implants: Sustained, local release of bioactive molecules influencing mammary ductal development. 발생학. 93 (1), 272-278 (1982).
- Smith, A. L., et al. An investigation of the role of auditory cortex in sound localization using muscimol-releasing Elvax. European Journal of Neuroscience. 19 (11), 3059-3072 (2004).
- Anomal, R., De Villers-Sidani, E., Merzenich, M. M., Panizzutti, R. Manipulation of BDNF signaling modifies the experience-dependent plasticity induced by pure tone exposure during the critical period in the primary auditory cortex. PloS one. 8 (5), e64208 (2013).
- Tu, S., Butt, C. M., Pauly, J. R., Debski, E. A. Activity-dependent regulation of substance P expression and topographic map maintenance by a cholinergic pathway. The Journal of Neuroscience. 20 (14), 5346-5357 (2000).
- Sernagor, E., Grzywacz, N. M. Influence of spontaneous activity and visual experience on developing retinal receptive fields. Current Biology. 6 (11), 1503-1508 (1996).
- Leitch, E., Coaker, J., Young, C., Mehta, V., Sernagor, E. GABA type-A activity controls its own developmental polarity switch in the maturing retina. The Journal of Neuroscience. 25 (19), 4801-4805 (2005).
- Park, C. M., Hollenberg, M. J. Basic fibroblast growth factor induces retinal regeneration in vivo. 발생학. 134 (1), 201-205 (1989).
- Whitsel, A. I., Johnson, C. B., Forehand, C. J. An in ovo chicken model to study the systemic and localized teratogenic effects of valproic acid. Teratology. 66 (4), 153-163 (2002).
- Prusky, G. T., Ramoa, A. S. Novel method of chronically blocking retinal activity. Journal of Neuroscience Methods. 87 (1), 105-110 (1999).
- Colonnese, M. T., Constantine-Paton, M. Chronic NMDA receptor blockade from birth increases the sprouting capacity of ipsilateral retinocollicular axons without disrupting their early segregation. The Journal of Neuroscience. 21 (5), 1557-1568 (2001).
- Oliveira-Silva, P., et al. Matrix metalloproteinase-9 is involved in the development and plasticity of retinotectal projections in rats. Neuroimmunomodulation. 14 (3-4), 144-149 (2007).
- Trindade, P., et al. Evidence for a role of calcineurin in the development of retinocollicular fine topography. Neuroscience Letters. 487 (1), 47-52 (2011).
- Kauper, K., et al. Two-year intraocular delivery of ciliary neurotrophic factor by encapsulated cell technology implants in patients with chronic retinal degenerative diseases. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53 (12), 7484-7491 (2012).
- Birch, D. G., Weleber, R. G., Duncan, J. L., Jaffe, G. J., Tao, W. Randomized of ciliary neurotrophic factor delivered by encapsulated cell intraocular implants for retinitis pigmentosa. American Journal of Ophthalmology. 156 (2), 283-292 (2013).
- Rauck, B. M., et al. Biocompatible reverse thermal gel sustains the release of intravitreal bevacizumab in vivo. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 55 (1), 469-476 (2014).
- Liu, Y. C., Peng, Y., Lwin, N. C., Venkatraman, S. S., Wong, T. T., Mehta, J. S. A biodegradable, sustained-released, prednisolone acetate microfilm drug delivery system effectively prolongs corneal allograft survival in the rat keratoplasty model. PloS one. 8 (8), e70419 (2013).
- Slaughter, M. M., Miller, R. F. 2-amino-4-phosphonobutyric acid: a new pharmacological tool for retina research. Science. 211 (4478), 182-185 (1981).
- Bodnarenko, S., Jeyarasasingam, G., Chalupa, L. Development and regulation of dendritic stratification in retinal ganglion cells by glutamate-mediated afferent activity. The Journal of Neuroscience. 15 (11), 7037-7045 (1995).
- Deplano, S., Gargini, C., Maccarone, R., Chalupa, L. M., Bisti, S. Long-term treatment of the developing retina with the metabotropic glutamate agonist APB induces long-term changes in the stratification of retinal ganglion cell dendrites. Dev Neurosci. 26 (5-6), 396-405 (2004).
- Horton, J., Sherk, H. Receptive field properties in the cat’s lateral geniculate nucleus in the absence of on-center retinal input. The Journal of Neuroscience. 4 (2), 374-380 (1984).
- Smith, A. L., Cordery, P. M., Thompson, I. D. Manufacture and release characteristics of Elvax polymers containing glutamate receptor antagonists. Journal of Neuroscience Methods. 60 (1), 211-217 (1995).
- Gargini, C., Bisti, S., Demontis, G. C., Valter, K., Stone, J., Cervetto, L. Electroretinogram changes associated with retinal upregulation of trophic factors: observations following optic nerve section. 신경과학. 126 (3), 775-783 (2004).
- Maccarone, R., Di Marco, S., Bisti, S. Saffron supplement maintains morphology and function after exposure to damaging light in mammalian retina. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 49 (3), 1254-1261 (2008).
- Tsai, T., Bui, B., Vingrys, A. Dimethyl sulphoxide dose-response on rat retinal function. Documenta Ophthalmologica. 119 (3), 199-207 (2009).
