Summary

ラット視神経への注入のための低侵襲テクニック

Published: May 19, 2015
doi:

Summary

Direct injection into the rat optic nerve is useful for regenerative research. We demonstrate a minimally-invasive technique for direct injection into a rat optic nerve that does not involve opening the skull. Using this method, surgical complications are minimized and recovery is more rapid.

Abstract

The rat optic nerve is a useful model for stem cell regeneration research. Direct injection into the rat optic nerve allows delivery into the central nervous system in a minimally-invasive surgery without bone removal. This technique describes an approach to visualization and direct injection of the optic nerve following minor fascial dissection from the orbital ridge, using a conjunctival traction suture to gently pull the eye down and out. Representative examples of an injected optic nerve show successful injection of dyed beads.

Introduction

視神経は、中枢神経系(CNS)は、視神経炎、緑内障および外傷などの眼科条件を含む再生研究のための理想的なロケーションを提供します。幹細胞の種々の注射は、いずれかの軸索の数を増加させ、および/ ​​または変性疾患を予防効果を示したか、失われたミエリンの取り付けの見込みを示している。1,2

人間の視神経が約3.0〜3.5ミリメートルの直径を有する視交叉に網膜から走行約120万平行軸索が含まれています。3、実験室でヒト疾患をモデル化するために、ラットは、頻繁に使用されています。成体ラットの視神経は、約0.5mmの直径内に約10万軸索を含んでいます。CNS再生研究の主な制限の4つは、直接骨なしアクセスです。頭蓋骨や脊椎骨が除去されたときに、動物に、合併症、手術リスクが高くなっています。の利点と同様に、頭蓋骨のオファー減少合併症、より迅速な回復を開かずに脊椎における低侵襲アプローチ、5直接視神経注射。

この技術は、以前の研究で使用されてきた。6本稿および付随ビデオでは、我々はラット視神経に幹細胞を注入するための低侵襲性の手順を示します。

Protocol

注:すべての動物の手順は、ジョンズ·ホプキンス大学動物実験委員会によって承認されました。麻酔機は、必要に応じて毎年点検とキャリブレーションが必要です。 1.麻酔とポジショニング麻酔。 2〜3%のイソフルラン麻酔下で、すべての外科的処置を実行します。つま先のピンチと呼吸数による麻酔の適切なレベルを確認してください。ラットはつま先のピンチに反?…

Representative Results

実験の終わりに、ラットを屠殺し、4%パラホルムアルデヒドで灌流しました。視神経を注意深く切開し、クライオスタット切片のために取り付けられた2はエバンスブルー色素部位を可視化するために注入された低電力でラット全視神経の一例を示す図 。矢印は注射の正確な位置を特定します。神経ダウン色素の制限拡散によって示されるように、この切開は、注射…

Discussion

Direct injection into the optic nerve of stem cells or other products intended to facilitate regeneration provides a convenient model compared to other means of injections into the CNS. This technique takes less time, requires less total anesthesia, avoids drilling or removing skull or bone tissue, reduces complications rates and allows for more rapid recovery following surgery.

The most critical steps in this protocol include: 1. Adequate hemostasis in the surgical field to allow clear visua…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This study was supported by NeuralStem, Inc., and Johns Hopkins Project RESTORE.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Lewis rat Charles River 4 Any rat strain will work.
Anesthesia machine Surgivet CDS9000 CDS 9000 Small Animal Anesthesia Machine – Pole Mount
Infusion pump Stoelting 53129
Dissection microscope National Optical 409-411-1105
Fiber-optic light source Fisher Scientific 12-562-21
Dissection and Stereotaxic Instrument Stoelting 51400
Pipette Puller Kopf 750
Pipettes World Precision Instruments 18150-6
Disposable scalpel blades Harvard Apparatus 810-15-021
Iridectomy scissors Electron Microscopy Sciences Uniband LA-4XF

References

  1. Dahlmann-Noor, A., Vijay, S., Jayaram, H., Limb, A., Khaw, P. T. Current approaches and future prospects for stem cell rescue and regeneration of the retina and optic nerve. Canadian journal of ophthalmology Journal canadien d’ophtalmologie. 45 (4), 333-341 (2010).
  2. Quigley, H. A., Iglesia, D. S. Stem cells to replace the optic nerve. Eye. 18 (11), 1085-1088 (2004).
  3. Ghaffarieh, A., Levin, L. A. Optic nerve disease and axon pathophysiology. International review of neurobiology. 105, 1-17 (2012).
  4. Fukui, Y., Hayasaka, S., Bedi, K. S., Ozaki, H. S., Takeuchi, Y. Quantitative study of the development of the optic nerve in rats reared in the dark during early postnatal life. Journal of anatomy. 174, 37-47 (1991).
  5. Celestre, P. C., et al. Minimally invasive approaches to the cervical spine. The Orthopedic clinics of North America. 43 (1), 137-147 (2012).
  6. Hallas, B. H., Wells, M. R. A Novel Technique for Multiple Injections into the Mammalian Optic Nerve. Kopf Carrier. 54, (2001).
  7. Harvey, A. R., Hellstrom, M., Rodger, J. Gene therapy and transplantation in the retinofugal pathway. Progress in brain research. 175, 151-161 (2009).
  8. Adachi-Usami, E. Optic neuritis–from diagnosis to optic nerve transplantation. Nippon Ganka Gakkai zasshi. 104 (12), 841-857 (2000).
  9. Slater, B. J., Vilson, F. L., Guo, Y., Weinreich, D., Hwang, S., Bernstein, S. L. Optic nerve inflammation and demyelination in a rodent model of nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy. Investigative ophthalmology & visual science. 54 (13), 7952-7961 (2013).
  10. Zarbin, M. A., Arlow, T., Ritch, R. Regenerative nanomedicine for vision restoration. Mayo Clinic proceedings. 88 (12), 1480-1490 (2013).

Play Video

Cite This Article
Raykova, K., Jones, M. V., Huang, H., Hoffman, P. F., Levy, M. Minimally-invasive Technique for Injection into Rat Optic Nerve. J. Vis. Exp. (99), e52249, doi:10.3791/52249 (2015).

View Video