Хирургическая процедура для администрации лекарства для внутреннего уха в Non-Human приматов общие игрунка (Callithrix jacchus)
Summary
Мы приводим хирургический метод для администрирования лекарства для внутреннего уха нечеловеческих приматов, общие игрунка (Callithrix jacchus), через круглое окно мембраны.
Abstract
Услышав исследований давно способствовало грызунов модели, хотя в некоторых заболеваний, не изъятый человека симптомы. Общие игрунка (Callithrix jacchus) является небольшой, легкий к ручка Широконосые обезьяны, которая имеет аналогичные Анатомирование височной кости, включая среднего уха ossicular цепи и внутреннего уха к людям, чем по сравнению с грызунами. Здесь мы доклад воспроизводимость, безопасных и рациональных хирургический подход улитковый круглое окно ниша для доставки лекарств для внутреннего уха общей игрунка. Мы приняли задняя tympanotomy, процедура, используемая клинически в человека хирургии, чтобы избежать манипуляций барабанной перепонки, что может привести к Проводящая потеря слуха. Эта хирургическая процедура не привело к потере каких-либо значительных слуха. Этот подход стало возможным благодаря большой буллы структура общих Мармосет, хотя следует тщательно рассмотреть бокового канала и вертикальной части лицевого нерва. Этот метод позволяет нам выполнить безопасной и точной отправления наркотиков без потери слуха, который имеет большое значение в получении доклинические доказательство концепции для трансляционного исследования.
Introduction
Сенсоневральная потеря слуха (SNHL) возникает преимущественно от повреждения или дефицит в улитке. Распространенные причины SNHL старения (например presbycusis), генетические дефекты, воздействие громкого шума, инфекции и ототоксических препаратов1. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), что более 360 миллионов человек, составляет 5,3% населения мира, страдают от слуха потери2. Предполагается также, что 1 в 900-1 в 2500 новорожденных имеют умеренный, тяжелая, и глубоких врожденных постоянной потере слуха и примерно одна из трех взрослых старше 65 лет имеют некоторую степень потери слуха3. Однако не существует эффективного клинического лечения потери слуха для этих пациентов.
Давно проведено исследование слуха с помощью грызунов или модели морской свинки, и многие подходы, такие как генной терапии и восстановительной терапии, были предложены как новый метод лечения потери слуха. Однако существует большая разница между человеком и грызунов с точки зрения слуховой системы, и это очень трудно перевести животных моделей для человека приложений. Общие игрунка (C. jacchus), Широконосые обезьяны, возникая от Amazon, стала модель привлекательной нечеловеческих приматов для различных базовых исследований по нескольким причинам. Во-первых ее анатомии и физиологии больше похожи на тех людей, а не грызунов. Во-вторых основные биологические сведения о этого вида, включая заболевания, нейронные сети, поведение и геном, хорошо характеризуется. Слуховые и вокальные обработки, корковых кодирования периодичности, представление тангажа и слуховой вокал взаимодействия общих мартышек были также сообщения о4,5,6,7 , 8 , 9 , 10. в недавних гистологические исследования, исследователи выявлены отличительные выражение модели 20 генов глухоты и аниониты в улитке общей игрунка и обнаружил, что пять генов, которые причинных прогрессивного глухотой, и три Аниониты, имели различные выражения шаблоны от тех грызунов11,12. Эти профили заставить нас поверить, что общие игрунка является мощным инструментом для исследования слуха.
Наиболее заметные атрибуты общего игрунка как экспериментальное животное заключаются в следующем:
- Управляемость с небольшим телом размер по сравнению с некоторых видов старого мира обезьян: Взрослый мартышек весят 300-400 г и являются около 60 см в высоту, которая похожа на крыс.
- Весьма репродуктивного приматов: мартышек достигают половой зрелости в возрасте 18 месяцев и способны нести два раза в год и ежегодно производят потомство 4-6.
- Генетические изменения доступны: Сасаки E et al. преуспел в создании трансгенных13 и нокаут-14 приматов, с помощью мартышек, генетической модификации, причастны неврологические расстройства (например, Паркинсона болезни и болезни Альцгеймера).
- Как эмбриональных стволовых (ES) и индуцированных плюрипотентных стволовых (iPS) клетки были установленным15,16. Хотя это довольно трудно сохранить одинаковое количество мартышек, по сравнению с грызунами, наличие стволовые клетки или клетки iPS обеспечивает в vitro анализов, которые позволят сократить количество необходимых анализов в естественных условиях .
Для облегчения лучше трансляционного исследования в области глухота и его потенциальной терапии, мы создали изображений протокол исследования, с помощью КТ и МРТ, общий наркоз и слуха с помощью слуховых мозга ответов (ABR). Эти экспериментальные системы может предоставить нам более широкие возможности для получения доклинические доказательство концепции исследования, которые необходимы для преодоления разрыва между грызунов исследования и клинические испытания. Здесь мы приводим хирургический метод для администрирования лекарства для внутреннего уха общей игрунка через мембрану круглое окно. Чтобы получить четкое представление вокруг круглое окно без манипулирования барабанной перепонки, которая может привести к потере Кондуктивная слуха, это полезно для подхода из полости сосцевидного. Клинически этот подход, именуемый «задняя tympanotomy» прочно и обычно используется для кохлеарной имплантации и Холестеатома хирургии. Мы считаем, что задняя tympanotomy позволяет нам выполнять точные отправления наркотиков не вызывая потери слуха.
Protocol
Representative Results
Discussion
Объем потока улитковый крови крайне мала, по оценкам, составляют порядка 1/1000000 всего сердечного выброса в организме человека, и доступ ограничивается наличием барьер крови улитки, которая отделяет внутреннее ухо от общей циркуляции19 ,20. По этим причинам …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Работа выполнена при поддержке грантов м.ф. от правительства Японии МПКСНТ KAKENHI (24592560, 15 H 04991 и 15 K 15624) и Такэда научный фонд для м.ф. и Jikei университет стратегических приоритетов Фонд исследований в H.J.O.
Materials
| common marmoset | CLEA Japan | EDM:C.Marmoset(Jic) | |
| isoflurane | Phizer | ||
| medetomidine | ZENOAQ | ||
| midazolam | astellas | ||
| butorphanol | Meiji Seika | ||
| ampicillin | Meiji Seika | ||
| lidocaine hydrochloride | AstraZeneca | ||
| 6-0 absorbent thread | ETHICON | RD-1 | |
| atipamezole hydrochloride | ZENOAQ | ||
| phosphate buffered saline | Wako | 045-29795 | |
| Surge Wave | Morita | TR-900-OR | |
| Diamond Bar 006 | Morita | 14070057 | |
| Diamond Bar 010 | Morita | 14070081 | |
| intensive care unit | Menix | P-100 |
References
- Liberman, M. C., Kujawa, S. G. Cochlear synaptopathy in acquired sensorineural hearing loss: Manifestations and mechanisms. Hear Res. 349, 138-147 (2017).
- World Health Organization. . Deafness and hearing loss (Fact sheet N8300). , (2015).
- Thompson, D. C., et al. Universal newborn hearing screening: summary of evidence. JAMA. 286 (16), 2000-2010 (2001).
- Wang, X. Neural coding strategies in auditory cortex. Hear Res. 229 (1-2), 81-93 (2007).
- Wang, X. On cortical coding of vocal communication sounds in primates. Proc Natl Acad Sci U S A. 97 (22), 11843-11849 (2000).
- Bendor, D., Wang, X. The neuronal representation of pitch in primate auditory cortex. Nature. 436 (7054), 1161-1165 (2005).
- Bendor, D., Wang, X. Neural coding of periodicity in marmoset auditory cortex. J Neurophysiol. 103 (4), 1809-1822 (2010).
- Eliades, S. J., Wang, X. Sensory-motor interaction in the primate auditory cortex during self-initiated vocalizations. J Neurophysiol. 89 (4), 2194-2207 (2003).
- Eliades, S. J., Wang, X. Dynamics of auditory-vocal interaction in monkey auditory cortex. Cereb Cortex. 15 (10), 1510-1523 (2005).
- Eliades, S. J., Wang, X. Neural substrates of vocalization feedback monitoring in primate auditory cortex. Nature. 453 (7198), 1102-1106 (2008).
- Hosoya, M., Fujioka, M., Ogawa, K., Okano, H. Distinct Expression Patterns Of Causative Genes Responsible For Hereditary Progressive Hearing Loss In Non-Human Primate Cochlea. Sci Rep. 6, 22250 (2016).
- Hosoya, M., Fujioka, M., Kobayashi, R., Okano, H., Ogawa, K. Overlapping expression of anion exchangers in the cochlea of a non-human primate suggests functional compensation. Neurosci Res. 110, 1-10 (2016).
- Sasaki, E., et al. Generation of transgenic non-human primates with germline transmission. Nature. 459 (7246), 523-527 (2009).
- Sato, K., et al. Generation of a Nonhuman Primate Model of Severe Combined Immunodeficiency Using Highly Efficient Genome Editing. Cell Stem Cell. 19 (1), 127-138 (2016).
- Sasaki, E., et al. Establishment of novel embryonic stem cell lines derived from the common marmoset (Callithrix jacchus). Stem Cells. 23 (9), 1304-1313 (2005).
- Tomioka, I., et al. Generating induced pluripotent stem cells from common marmoset (Callithrix jacchus) fetal liver cells using defined factors, including Lin28. Genes Cells. 15 (9), 959-969 (2010).
- Harada, T., Tokuriki, M. Effects of click intensity and frequency on the brain-stem auditory evoked potentials in the common marmoset (Callithrix jacchus). J Vet Med Sci. 59 (7), 561-567 (1997).
- Harada, T., Tokuriki, M., Tanioka, Y. Age-related changes in the brainstem auditory evoked potentials of the marmoset. Hear Res. 128 (1-2), 119-124 (1999).
- Juhn, S. K., Hunter, B. A., Odland, R. M. Blood-labyrinth barrier and fluid dynamics of the inner ear. Int Tinnitus J. 7 (2), 72-83 (2001).
- Nakashima, T., et al. Disorders of cochlear blood flow. Brain Res Brain Res Rev. 43 (1), 17-28 (2003).
- Akil, O., Rouse, S. L., Chan, D. K., Lustig, L. R. Surgical method for virally mediated gene delivery to the mouse inner ear through the round window membrane. J Vis Exp. (97), (2015).
- Jero, J., Tseng, C. J., Mhatre, A. N., Lalwani, A. K. A surgical approach appropriate for targeted cochlear gene therapy in the mouse. Hear Res. 151 (1-2), 106-114 (2001).
- Iizuka, T., et al. Noninvasive in vivo delivery of transgene via adeno-associated virus into supporting cells of the neonatal mouse cochlea. Hum Gene Ther. 19 (4), 384-390 (2008).
- Kilpatrick, L. A., et al. Adeno-associated virus-mediated gene delivery into the scala media of the normal and deafened adult mouse ear. Gene Ther. 18 (6), 569-578 (2011).
- Yamasoba, T., Yagi, M., Roessler, B. J., Miller, J. M., Raphael, Y. Inner ear transgene expression after adenoviral vector inoculation in the endolymphatic sac. Hum Gene Ther. 10 (5), 769-774 (1999).
- Kawamoto, K., Oh, S. H., Kanzaki, S., Brown, N., Raphael, Y. The functional and structural outcome of inner ear gene transfer via the vestibular and cochlear fluids in mice. Mol Ther. 4 (6), 575-585 (2001).
- Praetorius, M., Baker, K., Weich, C. M., Plinkert, P. K., Staecker, H. Hearing preservation after inner ear gene therapy: the effect of vector and surgical approach. ORL J Otorhinolaryngol Relat Spec. 65 (4), 211-214 (2003).
- Nakagawa, T., et al. Topical insulin-like growth factor 1 treatment using gelatin hydrogels for glucocorticoid-resistant sudden sensorineural hearing loss: a prospective clinical trial. BMC Med. 8, 76 (2010).
- Piu, F., et al. OTO-104: a sustained-release dexamethasone hydrogel for the treatment of otic disorders. Otol Neurotol. 32 (1), 171-179 (2011).
- Plontke, S. K., et al. double blind, placebo controlled trial on the safety and efficacy of continuous intratympanic dexamethasone delivered via a round window catheter for severe to profound sudden idiopathic sensorineural hearing loss after failure of systemic therapy. Laryngoscope. 119 (2), 359-369 (2009).
- Wenzel, G. I., Warnecke, A., Stover, T., Lenarz, T. Effects of extracochlear gacyclidine perfusion on tinnitus in humans: a case series. Eur Arch Otorhinolaryngol. 267 (5), 691-699 (2010).
