Subnial Adeno הקשורים וירוסים 9 (AAV9) וקטור משלוח ב עכברים למבוגרים
Summary
מטרת המחקר הנוכחי הייתה לפתח ולאמת את העוצמה והבטיחות של נגיף השד הקשור ל- Adeno-9 (AAV9), באמצעות שימוש בטכניקה חדשה של מתן גנים תת-גנטי בעכברים בוגרים.
Abstract
פיתוח מוצלח של וירוס adpo המשויך וירוס 9 (AAV9) טכניקת משלוח וקטור ב עכברים בוגרים וחזירים כבר דיווחו בעבר. באמצעות צנתרים פוליאתילן ממוקמים subpially (PE-10 או PE-5) עבור משלוח AAV9, ביטוי transgene עוצמה דרך parenchyma השדרה (חומר לבן ואפור) ב subpially מוזרק קטעי השדרה הוכח. בשל מגוון רחב של מודלים עכבר מהונדס של מחלות נוירודגנרטיב, יש רצון עז בפיתוח של מערכת העצבים המרכזית המרכזית (CNS), ממוקד טכניקת משלוח וקטור בעכברים בוגרים. בהתאם לכך, המחקר הנוכחי מתאר את התפתחותו של המכשיר השולחני וקטורית מתן וקטור וטכניקה כדי לאפשר בטוח ויעיל משלוח AAV9 בעמוד השדרה C57BL בוגרים / 6J. ב spinally משותקת ו הרדמה עכברים, pia mater (צוואר הרחם 1 ו המותני 1-2 השדרה מקטע השדרה) היה חתוך עם מחט 34 G חד באמצעות מניפולטור XYZ. שנייה XYZ MANipulator שימש אז כדי לקדם מחט בוטה 36G לתוך המותניים ו / או שטח תת-עורקי. וקטור AAV9 (3-5 μL, 1.2 x 10 13 עותקים הגנום (gc)) קידוד חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP) הוזרק אז subpially. לאחר זריקות, תפקוד נוירולוגי (מוטורי וחושני) הוערך מעת לעת, ובעלי חיים היו זלוף קבוע 14 ימים לאחר משלוח AAV9 עם paraformaldehyde 4%. ניתוח של חלקי חוט שדרה אופקיים או רוחביים הראה ביטוי transgene לאורך חוט השדרה כולו, בחומר אפור ולבן. בנוסף, ביטוי retrogradely בתיווך GFP בתיווך נתפס ב אקסונים מנוע נופל יורד נוירונים בקליפת המוח, גרעין ruber, ו formatio reticularis. לא נצפתה שום תפקוד נוירולוגי אצל בעלי חיים. נתונים אלה מראים כי טכניקת העברת הווקטוריה התת-קרקעית יכולה לשמש בהצלחה בעכברים בוגרים, מבלי לגרום לפגיעה בחוט השדרה הקשורה לפרוצדורה, והיא קשורה לתגובות טרנסגניות חזקותSion לאורך neuraxis השדרה.
Introduction
השימוש של וקטורים AAV לטפל במגוון של חוט השדרה והפרעות העצבים המרכזית CNS הופכת פלטפורמה היטב קיבל ביעילות upregulate או להשתיק את הביטוי של הגן (ים) של עניין. אחת המגבלות העיקריות לניצול יעיל יותר של טכנולוגיה זו לטיפול במחלות חוט השדרה (CNS) / עמוד השדרה היא היכולת המוגבלת לספק וקטור AAV למוח העמוק או לחוט השדרה אצל יונקים מבוגרים.
זה הוכח, למשל, כי המסירה המערכתי של AAV9 במכרסמים, חתולים או פרימטים לא אנושיים היא רק די מתונה בהפיכת ביטוי טרנסג'ן בנוירונים במוח ובחוט השדרה 1 , 2 , 3 . משלוח intrathecal יעיל יותר של וקטורים AAV9 הוכח גם להוביל ביטוי transgene מוגבל בבריכות מוגדרים אנטומית של נוירונים. ליתר דיוק, זה היה שדיםTrated כי cisternal או lumbo-sacral intrathecal AAV9 משלוח ב primates שאינם אנושיים, חזירים, או מכרסמים מוביל לרמה גבוהה של ביטוי transgene מוטורי α-motoneurons ו נוירונים הגזע השורש הגבי. עם זאת, ביטוי מינימלי או ללא inintereurons בעמוד השדרה או אקסונים עולה או יורד החומר הלבן הוא ראה 4 , 5 , 6 , 7 . באופן קולקטיבי, נתונים אלה מראים כי קיים מחסום ביולוגי-אנטומי יעיל ביותר, המונע דיפוזיה של AAV נמסר תוך כדי לתוך פרנכימה בעמוד השדרה עמוק יותר.
במחקר קודם באמצעות חולדות בוגרות וחזירים, טכניקת משלוח וקטור subpial רומן פותחה 8. באמצעות גישה זו, ביטוי רב עוצמה transgene רב פלחי הודגמה לאחר משלוח בולוס יחיד AAV9 subfial. ביטוי GFP אינטנסיבי נראה בעקביותב נוירונים, תאים גליה, ואת אקסונים עולה / עולה דרך מקטעים השדרה מוזרק. מחקר זה הוכיח לראשונה כי pia mater מייצג את המכשול העיקרי הגבלת AAV9 דיפוזיה יעילה לתוך parenchyma השדרה מהחלל intrathecal. בעוד טכניקה זו שפותחה בעבר והתקן הזרקה subpial הוא יחסית קל לשימוש מכרסמים גדולים (כמו חולדות) או חזירים מבוגרים, המערכת אינה מתאימה לשימוש בבעלי חיים קטנים, כגון עכברים בוגרים. בגלל המספר הגבוה של דגמי עכבר מהונדס זמין של מגוון של הפרעות ניווניות, יש צורך ברור לפיתוח של טכניקת העברת וקטור parenchymal השדרה יעיל בעכברים. הזמינות של טכניקה כזו תאפשר את המחקר של ההשפעה של השתקה גנים ספציפיים ( למשל, באמצעות shRNA) או upregulation באמצעות תא שאינו ספציפי ( למשל, cytomegalovirus-CMV או Ubiquitin) או תא ספציפי ( למשל, סינפסה או glial חומצי פיברילריחלבון (GFAP)) היזמים במהלך התפתחות מוקדמת לאחר הלידה או תחת מצבים חולים.
בהתאם לכך, במחקר הנוכחי, פיתחנו ואמתנו מערכת מינימלית של משלוח וקטור תת-מיני, שניתן להשתמש בה ביעילות בעכברים בוגרים. באופן דומה, כמו מחקרים קודמים חולדה חזיר, עבודה זו מוכיח ביטוי transgene עוצמה לאורך פרנכימה בעמוד השדרה לאחר משלוח בולוס יחיד AAV9 subpial בעכברים. הפשטות של גישה זו, את הסבילות טוב מאוד של הזריקו עכברים לאספקה AAV9 subpial, ואת העוצמה הגבוהה של ביטוי transgene ב parenchyma השדרה מרמזים כי טכניקה זו יכולה למעשה להיות מיושם בכל הגדרה במעבדה ומשמש בניסויים מיקוד ביטוי הגן השדרה.
Protocol
Representative Results
Discussion
המחקר הנוכחי מתאר טכניקה של משלוח וקטורי (AAV9) במבוגרים עכברים. כפי שמוצג בסרטון הנלווה, ניתן להשתמש בגישה זו ובטכניקה זו באופן יעיל, בתנאי שהמכשירים הדרושים והמחט החודרת ומחט הזריקה התת – קרקעית מיוצרים כראוי, בהתאם למפרטים שנקבעו ונבדקו.
<p class="jove_content" style=";text-align:right;…Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי מענק SANPORC ו ALSA קרן (מרטין מרסלה); תוכנית הקיימות הלאומית, מספר פרויקט LO1609 (משרד החינוך הצ'כי, הנוער והספורט); ו RVO: 67985904 (סטפן Juhas ו Jana Juhasova).
Materials
| C57BL/6J Mice | Jackson Labs | 664 | |
| Lab Standard Stereotaxic for Mice | Harvard Apparatus | 72-9568 | |
| Mouse Spinal Adaptor | Harvard Apparatus | 72-4811 | |
| XYZ Manipulator | Stoelting | 51604 | |
| Manual Infusion Pump | Stoelting | 51218 | |
| 34G Beveled Nanofill Needle | World Precision Instruments | NF34BV-2 | |
| 36G Blunt Nanofill needle | World Precision Instruments | NF-36BL-2 | |
| Fluriso, Isoflurane | MWI Veterinary Supply | 502017 | |
| Chlorhexidine Solution | MWI Veterinary Supply | 501027 | |
| 20G Stainless Steel Needle | Becton-Dickinson | 305175 | |
| 23G Stainless Steel Needle | Becton-Dickinson | 305145 | |
| 30G Stainless Steel Needle | Becton-Dickinson | 305128 | |
| Cotton Tipped Applicator | MWI Veterinary Supply | 27426 | |
| Glass Capillary Beveller | Narishige International | SM-25B | |
| Slide Microscope Superfrost | Leica Microsystems | M80 | |
| 50μl Microsyringe | Hamilton | 81242 | |
| BD Intramedic PE-20 Tubing | Becton, Dickinson | 427406 | |
| BD Intramedic PE-10 Tubing | Becton, Dickinson | 427401 | |
| 4-0 monofilament suture | VetOne | V1D397 | |
| Glass Capillary Beveller | Narishige | Pipet Micro Grinder EG-40 | |
| 5 min Epoxy (Epoxy Clear) | Devcon | 14310 | |
| Euthanasia Solution | MWI Veterinary Supply | 11168 | |
| Heparin Inj 1000U/mL | MWI Veterinary Supply | 54254 | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S0389 | |
| Anti NeuN Antibody | EMD-Millipore | ABN78 | Primary Rabbit Polyclonal Antibody, 1:1000 |
| Anti-Choline Acetyltransferase (CHAT) Antibody | EMD-Millipore | AB144P | Primary Goat Polyclonal Antibody, 1:100 |
| Anti GFP Antibody | Aves Labs | GFP-1020 | Primary Chicken Polyclonal Antibody, 1:1000 |
| Donkey anti-Rabbit IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor 594 | ThermoFisher Scientific | A21207 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Donkey anti-Rabbit IgG Secondary Antibody, Alexa Fluor 680 | ThermoFisher Scientific | A10043 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Donkey anti-Chicken IgY Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Jackson Immunoresearch Labs | 703-545-155 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Donkey Anti-Goat IgG H&L (Alexa Fluor 647 | Abcam | ab150131 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Slide Microscope Superfrost | Fisher Scientific | 12-550-143 | |
| ProLong Gold Antifade Mountant | Fisher Scientific | P36930 | |
| Epifluorescence Microscope | Zeiss | Zeiss AxioImager M2 | |
| Fluorescence Confocal Microscope | Olympus | Olympus FV1000 | |
| Dextran | Polysciences, Inc | 19411 | |
| AAV9-UBC-GFP | UCSD Viral Vector Core Laboratory | ||
Referências
- Foust, K. D., et al. Intravascular AAV9 preferentially targets neonatal neurons and adult astrocytes. Nat Biotechnol. 27 (1), 59-65 (2009).
- Duque, S., et al. Intravenous administration of self-complementary AAV9 enables transgene delivery to adult motor neurons. Mol Ther. 17 (7), 1187-1196 (2009).
- Gray, S. J., et al. Preclinical differences of intravascular AAV9 delivery to neurons and glia: a comparative study of adult mice and nonhuman primates. Mol Ther. 19 (6), 1058-1069 (2011).
- Meyer, K., et al. Improving single injection CSF delivery of AAV9-mediated gene therapy for SMA: a dose-response study in mice and nonhuman primates. Mol Ther. 23 (3), 477-487 (2015).
- Foust, K. D., et al. Therapeutic AAV9-mediated suppression of mutant SOD1 slows disease progression and extends survival in models of inherited ALS. Mol Ther. 21 (12), 2148-2159 (2013).
- Passini, M. A., et al. Translational fidelity of intrathecal delivery of self-complementary AAV9-survival motor neuron 1 for spinal muscular atrophy. Hum Gene Ther. 25 (7), 619-630 (2014).
- Bell, P., et al. Motor neuron transduction after intracisternal delivery of AAV9 in a cynomolgus macaque. Hum Gene Ther Methods. 26 (2), 43-44 (2015).
- Miyanohara, A., et al. Potent spinal parenchymal AAV9-mediated gene delivery by subpial injection in adult rats and pigs. Mol Ther Methods Clin Dev. 3, 16046 (2016).
- Xu, Q., et al. In vivo gene knockdown in rat dorsal root ganglia mediated by self-complementary adeno-associated virus serotype 5 following intrathecal delivery. PLoS One. 7 (3), 32581 (2012).
- Xiao, X., Li, J., Samulski, R. J. Production of high-titer recombinant adeno-associated virus vectors in the absence of helper adenovirus. J Virol. 72 (3), 2224-2232 (1998).
