Canalostomy yerel ilaç dağıtım yetişkin ve Neonatal farelerin iç kulaklarına bir cerrahi yaklaşım olarak
Summary
Burada biz yerel ilaç dağıtım iç kulaklarına semisirküler kanal hasarı ile yetişkin ve neonatal farelerin duyma ve vestibüler işlevine izin veren canalostomy açıklayınız. Bu yöntem viral vektörler, eczacılık ve küçük moleküller fare iç kulak aşılamak için kullanılabilir.
Abstract
Tedavi edici ilaç yerel teslimat iç kulak içine iç kulak hastalıkları için umut verici bir tedavi yöntemidir. Sızdırma semisirküler kanallar (canalostomy) yoluyla iç kulak içine yerel ilaç dağıtım için faydalı bir yaklaşım gibi gösterilmiştir. Bu makalenin amacı, ayrıntılı, ameliyat tekniklerinin yetişkin ve neonatal farelerde canalostomy yer tarif etmektir. Hızlı-yeşil boya ve adeno ilişkili virüs serotip 8 yeşil flüoresan protein gen ile belirtilen, canalostomy koklea ve vestibüler uç-organ işitme en az hasarla enjekte reaktifler, geniş ölçekli dağıtım kolaylaştırdı ve Vestibüler fonksiyon. Ameliyat başarılı bir şekilde her iki yetişkin ve neonatal farelerde uygulanmıştır; Gerçekten de, birden çok ameliyat gerekirse gerçekleştirilebilir. Sonuç olarak, canalostomy ilaç dağıtım yetişkin ve neonatal farelerin iç kulaklarına bir etkili ve güvenli yaklaşım ve gelecekte insan iç kulak hastalıkları tedavi etmek için kullanılabilir.
Introduction
Sensorinöral işitme kaybı ve vestibüler disfonksiyon etkileyen önemli bir sayı hastalar ve yakından iç kulak bozuklukları ile ilişkili. İç kulak içine tedavi edici ilaç teslim iç kulak hastalıkları tedavisi için göstermektedir. Sistemik veya yerel bir yaklaşım uyuşturucu iç kulak teslim etmek için kullanılabilir. Bazı iç kulak hastalıkları genellikle sistemik steroid1ile tedavi edilir idyopatik ani işitme kaybı gibi sistemik İlaç İdaresi ile başarılı bir şekilde tedavi edilir. Buna ek olarak, Lentz vd antianlamlı oligonükleotid, sistemik yönetimi işitme geliştirmek ve işlevleri Ush1c mutant fare modeli2dengelemek mümkün olduğunu gösterdi. Ancak, iç kulak hastalıkları büyük bir bölümünü değil etkin bir şekilde tedavi edilir sistemik İlaç İdaresi tarafından iç kulak3,4ilaç erişimi sınırlar kan-labirent engeli nedeniyle. Buna ek olarak, yerel uyuşturucu dağıtım stratejileri daha verimli bir şekilde iç kulak hastalıkları tedavi edebiliriz. Gerçekten de, iç kulak potansiyel olarak ideal bir yerel ilaç dağıtım için hedeftir; Bu ilaç yayılması bir site difüzyon veya enjeksiyon sonra kolaylaştırır, sıvı ile doludur ve yan etkiler5,6sınırlayan komşu organ, nispeten izole edilmiştir.
Yerel uyuşturucu dağıtım stratejileri intratimpanik ve intralabyrinthine yöntemleri içerir. İntratimpanik yolun etkinliğini büyük ölçüde ilaç geçirgenliği yuvarlak pencere membran (RWM) ve uyuşturucu RWM3,4,7,8ikamet süresi kullanır. Bu nedenle, uyuşturucu ya da RWM aşamıyor reaktifler teslimi için uygun değildir. İntralabyrinthine yöntemleri uyuşturucu aşı doğrudan bir yüksek doz ve yaygın dağıtım ile sonuçlanan iç kulak içine dahil. Ancak, intralabyrinthine yöntemleri hassas ameliyatlar gerektirir ve invaziv, iç kulak işleve zarar yol açmaktadır. Şu anda, bu insanlar9kullanmak için yeterince güvenli olması için kanıtlanmıştır değil gibi ilaçların intralabyrinthine enjeksiyon sadece hayvan çalışmalarında kullanılır. Bu nedenle, cerrahi işlemler Basitleştirilmiş ve klinik içine intralabyrinthine yaklaşımlar çevirmek için yaralanma riski azalır.
Birkaç intralabyrinthine yaklaşım hayvanlarda enjeksiyonla RWM5,10,11 ve scala medya12,13,14, scala tympani değerlendirildi var 15 , 16, scala antre17, semisirküler kanallar16,18,19,20ve21endolymphatic kesesi. Her bu yaklaşımların avantajları ve dezavantajları6vardır. RWM aracılığıyla atravmatik yenidoğan fareler5,22olduğunu. Ancak, hafif işitme kaybı yetişkin fareler RWM enjeksiyon23, büyük olasılıkla orta kulakta efüzyon cerrahi24sonra nedeniyle sonra görülmektedir. Reaktif enjeksiyon doğrudan duyu epiteli içeren endolymphatic alanı içine karıştırmak, Scala medya enjeksiyon hedef uç-organ12,14, bir yüksek reaktif konsantrasyon elde 25 , 26. ancak, bu yaklaşım karmaşık bir prosedür gerektirir ve sonuçları işitme eşiği önemli yükselmesine postnatal gün 5 (P5)’dan sonra gerçekleştirilen uygulama sınırlar25,27,.
Yukarıda belirtilen intralabyrinthine yaklaşımlar için karşılaştırıldığında, canalostomy olan özellikle yetişkin fareler16,18,28,29,30‘ u, iç kulak, en az hasara neden koruyucu etkileri ve çevirim yönleriyle değerlendirilmesi için önemli. Ayrıca, kemirgen, cerrahi işlemler kolaylaştırır ve ameliyat sırasında orta kulak rahatsızlık önler bulla, ötesinde semisirküler kanallar bulunur. Klinikte, semisirküler kanal ameliyatları canalostomy klinik fizibilite düşündüren zorlu benign paroksismal pozisyonel vertigo31,32,33için kullanılır. Bu yana ilk Kawamoto ve arktarafından tanımlanmıştır. 16 2001 yılında canalostomy viral vektörler, siRNA, kök hücre ve aminoglikosite, gibi çeşitli reaktifler fare iç kulak18,19,28,29 teslim etmek için kullanılan ,34,35,36,37. Aşı adeno ilişkili virüs (AAV) vektörlerin canalostomy tarafından etkinleştirmek overexpression duyu epiteli eksojen genlerin ve birincil neurons koklea ve vestibüler uç-organ18,28, 29,30. Gen terapisi canalostomy tarafından whirlin dengesi fonksiyonu geri yükler ve bir fare modeli bu canalostomy çalışmalar genetik cochleovestibular hastalıklar için gen tedavisi için yararlıdır düşündüren insan Usher sendromu19, duruşmada geliştirir. Canalostomy tarafından mezenkimal kök hücre nakli koklear fibrocytes ve işitme kurtarma akut sensorinöral işitme kaybı35, fare modeli yeniden yapılanma sonuçlanır. Ayrıca, canalostomy aminoglikozitler vestibüler lezyonlar18,34,38kurmak için iç kulak tanıtmak için kullanılabilir ve birden çok enjeksiyonları18 gerekirse gerçekleştirilebilir , 34.
Bugünkü yazıda, biz, ayrıntılı olarak, Yetişkin ve neonatal farelerde canalostomy teknikleri tarif. Biz fast-yeşil boya ve AAV serotip 8 (AAV8), dahil olmak üzere çeşitli reaktifler yeşil flüoresan protein (GFP) gen (AAV8-GFP) ve streptomisin, birlikte canalostomy sonra acil ve uzun vadeli sonuçları değerlendirmek için fare iç kulak içine aşılandı.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada, ilaç dağıtım canalostomy tarafından reaktif koklea ve vestibüler uç-organ boyunca yaygın dağıtım sonuçlandı gösterdi. Bir iç kulak gen Teslimat yöntemi olarak canalostomy en az hasar ile yetişkin ve neonatal farelerin GFP ifade iç kulak işitme ve vestibüler işleve sonuçlandı. Ayrıca, birden çok enjeksiyonları aynı hayvan kolayca gerçekleştirilebilir.
Canalostomy en büyük güçlerinden biri onun için önemli olan özellikle yetişkin fareler<sup …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Çin tarafından (grant numaraları 81570912, 81771016, 81100717) destek verdi.
Materials
| Polymide Tubing | A-M Systems | 823400 | |
| Polyethylene Tubing | Scientific Commodities Inc. | BB31695-PE/1 | |
| 10μl Microsyringe | Hamilton Company | 80001 | |
| Xylazine HCL | Sigma-Aldrich Co. Llc. | X-1251 | |
| Operating Miroscope | Carl Zeiss Optical LLC. | Pico | |
| Micro Forceps | Dumont Dumostar | 10576 | |
| Fast-green Dye | Sigma-Aldrich Co. Llc. | F7252 | |
| AAV8-GFP | BioMiao Biological Technology Co. Ltd (Beijing, China) | 20161101 | Titer: 2×10e12 vg/mL |
| Streptomycin Sulfate | Sigma-Aldrich Co. Llc. | S9137 | |
| Microinjection Pump | Stoelting Co. | 789100S | |
| Electric Pad | Pet Fun | 11072931136 | |
| 1 cc Syringe | Mishawa Medical Industries Ltd. (Shanghai, China) | 2011-3151258 | |
| Ketamine HCL | Gutian Pharmaceutical Co., Ltd. (Fujian, China) | H35020148 | |
| Electric Animal Clipper | Codos Electrical Appliances Co., Ltd. (Guangdong, China) | CP-8000 | |
| Cotton Pellet | Yatai Healthcare Ltd. (Henan, China) | Yu-2008-1640081 | |
| Suture | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. (Shanghai, China) | Hu-2013-2650207 | |
| Eye Ointment | Beijing Shuangji Pharmaceutical Ltd. (Beijng China) | H11021270 |
References
- Stachler, R. J., et al. Clinical practice guideline: sudden hearing loss. Otolaryngol Head Neck Surg. 146 (3 Suppl), S1-S35 (2012).
- Lentz, J. J., et al. Rescue of hearing and vestibular function by antisense oligonucleotides in a mouse model of human deafness. Nat Med. 19 (3), 345-350 (2013).
- Rivera, T., Sanz, L., Camarero, G., Varela-Nieto, I. Drug delivery to the inner ear: strategies and their therapeutic implications for sensorineural hearing loss. Curr Drug Deliv. 9 (3), 231-242 (2012).
- El Kechai, N., et al. Recent advances in local drug delivery to the inner ear. Int J Pharm. 494 (1), 83-101 (2015).
- 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), e52187 (2015).
- Ahmed, H., Shubina-Oleinik, O., Holt, J. R. Emerging Gene Therapies for Genetic Hearing Loss. J Assoc Res Otolaryngol. 18 (5), 649-670 (2017).
- Murillo-Cuesta, S., et al. A Comparative Study of Drug Delivery Methods Targeted to the Mouse Inner Ear: Bullostomy Versus Transtympanic Injection. J Vis Exp. (121), e54951 (2017).
- Stevens, S. M., Brown, L. N., Ezell, P. C., Lang, H. The Mouse Round-window Approach for Ototoxic Agent Delivery: A Rapid and Reliable Technique for Inducing Cochlear Cell Degeneration. J Vis Exp. (105), e53131 (2015).
- Salt, A. N., Plontke, S. K. Principles of local drug delivery to the inner ear. Audiol Neurootol. 14 (6), 350-360 (2009).
- Akil, O., et al. Restoration of hearing in the VGLUT3 knockout mouse using virally mediated gene therapy. Neuron. 75 (2), 283-293 (2012).
- Pan, B., et al. Gene therapy restores auditory and vestibular function in a mouse model of Usher syndrome type 1c. Nat Biotechnol. 35 (3), 264-272 (2017).
- 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).
- Izumikawa, M., et al. Auditory hair cell replacement and hearing improvement by Atoh1 gene therapy in deaf mammals. Nat Med. 11 (3), 271-276 (2005).
- Chang, Q., et al. Virally mediated Kcnq1 gene replacement therapy in the immature scala media restores hearing in a mouse model of human Jervell and Lange-Nielsen deafness syndrome. EMBO Mol Med. 7 (8), 1077-1086 (2015).
- Chen, Z., Mikulec, A. A., McKenna, M. J., Sewell, W. F., Kujawa, S. G. A method for intracochlear drug delivery in the mouse. J Neurosci Methods. 150 (1), 67-73 (2006).
- 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).
- Bowers, W. J., et al. Neurotrophin-3 transduction attenuates cisplatin spiral ganglion neuron ototoxicity in the cochlea. Mol Ther. 6 (1), 12-18 (2002).
- Wang, G. P., et al. Adeno-associated virus-mediated gene transfer targeting normal and traumatized mouse utricle. Gene Ther. 21 (11), 958-966 (2014).
- Isgrig, K., et al. Therapy Restores Balance and Auditory Functions in a Mouse Model of Usher Syndrome. Mol Ther. 25 (3), 780-791 (2017).
- Gassner, D., Durham, D., Pfannenstiel, S. C., Brough, D. E., Staecker, H. Canalostomy as a surgical approach for cochlear gene therapy in the rat. Anat Rec (Hoboken). 295 (11), 1830-1836 (2012).
- 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).
- Xia, L., Yin, S., Wang, J. Inner ear gene transfection in neonatal mice using adeno-associated viral vector: a comparison of two approaches. PLoS One. 7 (8), e43218 (2012).
- Chien, W. W., McDougald, D. S., Roy, S., Fitzgerald, T. S., Cunningham, L. L. Cochlear gene transfer mediated by adeno-associated virus: Comparison of two surgical approaches. Laryngoscope. 125 (11), 2557-2564 (2015).
- Zhu, B. Z., Saleh, J., Isgrig, K. T., Cunningham, L. L., Chien, W. W. Hearing Loss after Round Window Surgery in Mice Is due to Middle Ear Effusion. Audiol Neurootol. 21 (6), 356-364 (2017).
- Wang, Y., et al. Early postnatal virus inoculation into the scala media achieved extensive expression of exogenous green fluorescent protein in the inner ear and preserved auditory brainstem response thresholds. J Gene Med. 15 (3-4), 123-133 (2013).
- Lee, M. Y., et al. Survival of human embryonic stem cells implanted in the guinea pig auditory epithelium. Sci Rep. 7, 46058 (2017).
- Ishimoto, S., Kawamoto, K., Kanzaki, S., Raphael, Y. Gene transfer into supporting cells of the organ of Corti. Hear Res. 173 (1-2), 187-197 (2002).
- Okada, H., et al. Gene transfer targeting mouse vestibule using adenovirus and adeno-associated virus vectors. Otol Neurotol. 33 (4), 655-659 (2012).
- Suzuki, J., Hashimoto, K., Xiao, R., Vandenberghe, L. H., Liberman, M. C. Cochlear gene therapy with ancestral AAV in adult mice: complete transduction of inner hair cells without cochlear dysfunction. Sci Rep. 7, 45524 (2017).
- Guo, J. Y., et al. Cochleovestibular gene transfer in neonatal mice by canalostomy. Neuroreport. 28 (11), 682-688 (2017).
- Beyea, J. A., Agrawal, S. K., Parnes, L. S. Transmastoid semicircular canal occlusion: a safe and highly effective treatment for benign paroxysmal positional vertigo and superior canal dehiscence. Laryngoscope. 122 (8), 1862-1866 (2012).
- Naples, J. G., Eisen, M. D. The History and Evolution of Surgery on the Vestibular Labyrinth. Otolaryngol Head Neck Surg. 155 (5), 816-819 (2016).
- Hamilton, L., Keh, S., Spielmann, P. M., Hussain, S. S. How we do it: locating the posterior semicircular canal in occlusion surgery for refractory benign paroxysmal positional vertigo: a cadaveric temporal bone study. Clinical Otolaryngology. 41 (2), 190-193 (2016).
- Jung, J. Y., et al. siRNA targeting Hes5 augments hair cell regeneration in aminoglycoside-damaged mouse utricle. Mol Ther. 21 (4), 834-841 (2013).
- Kamiya, K., et al. Mesenchymal stem cell transplantation accelerates hearing recovery through the repair of injured cochlear fibrocytes. Am J Pathol. 171 (1), 214-226 (2007).
- Pfannenstiel, S. C., Praetorius, M., Plinkert, P. K., Brough, D. E., Staecker, H. Bcl-2 gene therapy prevents aminoglycoside-induced degeneration of auditory and vestibular hair cells. Audiol Neurootol. 14 (4), 254-266 (2009).
- Kawamoto, K., Izumikawa, M., Beyer, L. A., Atkin, G. M., Raphael, Y. Spontaneous hair cell regeneration in the mouse utricle following gentamicin ototoxicity. Hear Res. 247 (1), 17-26 (2009).
- Wang, G. P., et al. Notch signaling and Atoh1 expression during hair cell regeneration in the mouse utricle. Hear Res. 267 (1-2), 61-70 (2010).
- Pietola, L., et al. HOX-GFP and WOX-GFP lentivirus vectors for inner ear gene transfer. Acta Otolaryngol. 128 (6), 613-620 (2008).
- Han, J. J., et al. Transgene expression in the guinea pig cochlea mediated by a lentivirus-derived gene transfer vector. Hum Gene Ther. 10 (11), 1867-1873 (1999).
