Summary

Limbal Approach-subretinal Injektion af virale vektorer til genterapi i mus retinale pigmentepitel

Published: August 07, 2015
doi:

Summary

Subretinal injection is a surgical technique for effective gene delivery to retinal pigment epithelium in the mouse eye. Here we describe an easy and replicable method for subretinal injection of viral vectors to retinal pigment epithelium in experimental mice.

Abstract

The eye is a small and enclosed organ which makes it an ideal target for gene therapy. Recently various strategies have been applied to gene therapy in retinopathies using non-viral and viral gene delivery to the retina and retinal pigment epithelium (RPE). Subretinal injection is the best approach to deliver viral vectors directly to RPE cells. Before the clinical trial of a gene therapy, it is inevitable to validate the efficacy of the therapy in animal models of various retinopathies. Thus, subretinal injection in mice becomes a fundamental technique for an ocular gene therapy. In this protocol, we provide the easy and replicable technique for subretinal injection of viral vectors to experimental mice. This technique is modified from the intravitreal injection, which is widely used technique in ophthalmology clinics. The representative results of RPE/choroid/scleral complex flat-mount will help to understand the efficacy of this technique and adjust the volume and titer of viral vectors for the extent of gene transduction.

Introduction

I oftalmologi har genterapi opstået som behandlingsmodalitet i monogeniske nedarvede retinopatier. Der er nedarvede retinopatier forbundet med gener i retinal pigment epitel (RPE), herunder Leber medfødt amurosis 1,2, retinitis pigmentosa 3, og choroideremia 4. Inden for genterapi forskning ekspanderer i både prækliniske og kliniske forsøg med virale vektorer, såsom adeno-associeret virus (AAV), lentivirus (LV) og adenovirus (Ad) 5. Forskellige virale vektorer har forskellige tropisme i nethinden. For en sikker og effektiv genterapi bør virale vektorer nøje udvalgt efter målceller og målgener.

Ruten for genafgivelse er også vigtige for effektiv genafgivelse til målceller, således skal det omhyggeligt valgt som godt. De to mest almindelige metoder til intraokulær afgivelse af virale vektorer subretginal injektion og intravitreal injektion 6. Sidstnævnte, intravitreal injektion, har været meget anvendt til lægemiddelafgivelse til behandling choroidal neovaskularisering i våd aldersrelateret maculadegeneration (AMD) og makulært ødem i diabetisk retinopati 7. Intravitreal rute giver eksponering af virale vektorer til glaslegemet og indre nethinde, men diffusionen af ​​vektorerne til ydre nethinde er begrænset. På den anden side, den subretinal rute giver direkte levering af virale vektorer til potentielle rum mellem retina og RPE, inducere en lokaliseret bleb. Derfor er subretinal injektion i øjeblikket betragtes som en mere effektiv vej til at målrette fotoreceptorceller og RPE. Med hensyn til kirurgisk tilgang, pars plana er valgt som et sikkert område til intravitreal injektion for at undgå beskadigelse af nethinden hos humane patienter. Ved blot at ændre denne tilgang til mus, kunne vi tilføre virale vektorer subretinalt eller intravireally via limbal tilgang.

I denne videoartiklen viser vi en nem og bekvem metode til subretinal injektion af virale vektorer i mus RPE. Efter en enkelt punktering ved posteriort for limbus med en 30 G 1/2 nål, er en 33 G stump nål udstyret mikroliter sprøjte indsat i subretinarummet via limbale indstikssted. De virale vektorer af 1,5-2 ul volumen injiceres til den potentielle rum mellem retina og RPE inducerende subretinal bleb'er. Denne procedure kan udføres under direkte visualisering under anvendelse af kirurgisk mikroskop. Gentagne praksis vil garantere reproducerbare resultater selv uden direkte visualisering af bleb formation. Dette vil hjælpe forskerne til at udføre nøjagtige og tidsbesparende eksperimenter for subretinal genafgivelse i mus RPE.

Protocol

Alle eksperimenter på dyr blev udført i overensstemmelse med Foreningen for Forskning i Vision og Oftalmologi Erklæring til brug af dyr i Ophthalmic og Vision Research, og de retningslinjer og regler angivet af Seoul National University Institutional Animal Care og brug Udvalg og Seoul National Universitetshospital biosikkerhed udvalget. 1. Forberedelse Injektion Kit og virusvektorer Forbered mikroliter sprøjte med en 33 G stump nål steriliseret med ethylenoxid-gas. Fortynd d…

Representative Results

At evaluere effekten af ​​det subretinale indsprøjtning på viral gentransduktion af denne protokol, vi brugte kommercielt tilgængelige LV vektorer med CMV-promotor, der udtrykker både GFP og RFP for indikatoren. Øjne var udskrællet efter passende tidsrum efter forskningen formål. For de repræsentative resultater blev øjne tømte 10 uger og 20 uger efter subretinal injektion. Efter fuldstændig fjernelse af nethinden under anvendelse af den ovenfor beskrevne metode blev den flade mount af RPE / choroidea / s…

Discussion

I denne video artiklen, beskrev vi den limbale-tilgang subretinal injektionsteknik i detaljer med de repræsentative resultater af RPE / choroidea / sclera fladskærms-mount. Dette er en nem og bekvem teknik til subretinal injektion af virale vektorer i RPE. Direkte visualisering af bleb dannelse under injektionen er et vigtigt skridt for præcis levering for begyndere. Der er nogle subretinal injektionsteknik indført i Journal of visualiseret Forsøg 8-10. Subretinal rum er det muligt rum mellem retina og R…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Denne undersøgelse blev støttet af Seoul National University Research Grant (800-20140542), Pioneer Research Program for NRF / MEST (2012-0009544), og Bio-Signal Analysis Technology Innovation Program for NRF / MEST (2009-0090895), og meddelelse af NRF / MEST (2015M3A9E6028949).

Materials

TWEEZERS DUMONT #5 11cm DUMOSTAR 0.1 x 0.06 mm TIPS WPI 500233
VANNAS Scissors S/S, 105mm WPI 555583S
33G Blunt needle WPI NF33BL-2
NanoFil Syringe, 10 microliter  WPI NANOFIL
RPE-KIT WPI RPE-KIT For easy one hand injection
30Gx1/2 (0.3mmx 13mm) BD PrecisionGlideTM Needle BD 305107 Initial puncture for subretinal injection
Microscope Cover Glasses (No. 1 3 mm diameter) Warner Instruments 64-0720  (CS-3R)
Leica operating microscope Leica LM M80
Fluoresecein microscope Nikon Eclipse 80i
Lentivirus Thermo scientific TMO.LV-Ctr Used to dilute vectors
PBS Gibco 10010-015 Used to dilute vectors
Troperin (Phenylephrin 0.5%-Tropicamide 0.5%) Hanmi For dilation
Proparacaine Hydrochloride Ophthalmic Solution USP, 0.5% (Sterile) Bausch&Lomb For topical anesthesia
Healon GV OVD Abbott Medical Optics Inc.
Zoletil 50 (tiletamine hypochloride and zolazepam hypochloride) Virbac For general anesthesia
Rompun® injection (Xylazine HCl) Bayer For general anesthesia

References

  1. Maguire, A. M., et al. Safety and efficacy of gene transfer for Leber’s congenital amaurosis. N Engl J Med. 358 (21), 2240-2248 (2008).
  2. Jacobson, S. G., et al. Gene therapy for leber congenital amaurosis caused by RPE65 mutations: safety and efficacy in 15 children and adults followed up to 3 years. Arch Ophthalmol. 130 (1), 9-24 (2012).
  3. Conlon, T. J., et al. Preclinical potency and safety studies of an AAV2-mediated gene therapy vector for the treatment of MERTK associated retinitis pigmentosa. Hum Gene Ther Clin Dev. 24 (1), 23-28 (2013).
  4. MacLaren, R. E., et al. Retinal gene therapy in patients with choroideremia: initial findings from a phase 1/2 clinical trial. Lancet. 383 (9923), 1129-1137 (2014).
  5. Trapani, I., Puppo, A., Auricchio, A. Vector platforms for gene therapy of inherited retinopathies. Prog Retin Eye Res. 43, 108-128 (2014).
  6. Liang, F. Q., Anand, V., Maguire, A. M., Bennett, J. Intraocular delivery of recombinant virus. Methods Mol Med. 47, 125-139 (2001).
  7. Peyman, G. A., Lad, E. M., Moshfeghi, D. M. Intravitreal injection of therapeutic agents. Retina. 29 (7), 875-912 (2009).
  8. Matsumoto, H., Miller, J. W., Vavvas, D. G. Retinal detachment model in rodents by subretinal injection of sodium hyaluronate. J Vis Exp. (79), (2013).
  9. Wert, K. J., Skeie, J. M., Davis, R. J., Tsang, S. H., Mahajan, V. B. Subretinal injection of gene therapy vectors and stem cells in the perinatal mouse eye. J Vis Exp. (69), (2012).
  10. Eberle, D., Santos-Ferreira, T., Grahl, S., Ader, M. Subretinal transplantation of MACS purified photoreceptor precursor cells into the adult mouse retina. J Vis Exp. (84), e50932 (2014).
  11. Sahel, J. A., Roska, B. Gene therapy for blindness. Annu Rev Neurosci. 36, 467-488 (2013).
  12. Allocca, M., et al. Novel adeno-associated virus serotypes efficiently transduce murine photoreceptors. J Virol. 81 (20), 11372-11380 (2007).
  13. Takahashi, K., et al. Sustained transduction of ocular cells with a bovine immunodeficiency viral vector. Hum Gene Ther. 13 (11), 1305-1316 (2002).
  14. Rolling, F., et al. Gene therapeutic prospects in early onset of severe retinal dystrophy: restoration of vision in RPE65 Briard dogs using an AAV serotype 4 vector that specifically targets the retinal pigmented epithelium. Bull Mem Acad R Med Belg. 161 (10-12), 497-508 (2006).
  15. Le Meur, G., et al. Restoration of vision in RPE65-deficient Briard dogs using an AAV serotype 4 vector that specifically targets the retinal pigmented epithelium. Gene Ther. 14 (4), 292-303 (2007).
  16. Alexander, J. J., Hauswirth, W. W. Adeno-associated viral vectors and the retina. Adv Exp Med Biol. 613, 121-128 (2008).
  17. Puche, N., et al. Genetic and environmental factors associated with reticular pseudodrusen in age-related macular degeneration. Retina. 33 (5), 998-1004 (2013).
  18. Campochiaro, P. A. Gene transfer for neovascular age-related macular degeneration. Hum Gene Ther. 22 (5), 523-529 (2011).
  19. Park, S. W., et al. Intracellular amyloid beta alters the tight junction of retinal pigment epithelium in 5XFAD mice. Neurobiol Aging. 35 (9), 2013-2020 (2014).
  20. Shin, B., et al. Intracellular cleavage of amyloid beta by a viral protease NIa prevents amyloid beta-mediated cytotoxicity. PLoS One. 9 (6), e98650 (2014).
check_url/kr/53030?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Park, S. W., Kim, J. H., Park, W. J., Kim, J. H. Limbal Approach-Subretinal Injection of Viral Vectors for Gene Therapy in Mice Retinal Pigment Epithelium. J. Vis. Exp. (102), e53030, doi:10.3791/53030 (2015).

View Video