Un nuovo approccio chirurgico per somministrazione endotracheale di agenti bioattivi in un modello murino fetale
Summary
Abbiamo sviluppato un nuovo approccio chirurgico per somministrazione endotracheale di agenti bioattivi nel feto mouse. Il percorso di consegna è più efficiente in termini di orientamento dei polmoni fetali del mouse rispetto al comunemente usato intra-amniotico iniezione. Questa procedura deve momento non è stata descritta in un modello murino.
Abstract
Prenatale somministrazione polmonare di cellule, geni o agenti farmacologici potrebbe fornire la base per nuove strategie terapeutiche per una varietà di malattie genetiche e acquisite. Oltre anomalie congenite o ereditaria con il requisito di lungo termine espressione del gene espresso, parecchi non-ereditate condizioni perinatali, dove a breve termine espressione genica o intervento farmacologico è sufficiente per ottenere effetti terapeutici, sono considerati potenziali indicazioni future per questo tipo di approccio. Malattie candidati per l'applicazione della terapia a breve termine prenatale potrebbe essere la carenza transitoria neonatale di B surfattante neonatale proteina che causa la sindrome da distress respiratorio 1,2 o lesioni hyperoxic del polmone neonatale 3. Malattie candidati per la correzione permanente terapeutica sono la fibrosi cistica (CF) 4, varianti genetiche di carenze tensioattivi 5 e α1-antitripsina 6.
<p class = "jove_content"> In generale, un importante vantaggio della terapia genica prenatale è la capacità di avviare l'intervento terapeutico precoce in sviluppo, o addirittura a prima manifestazioni cliniche della paziente, evitando così danni irreparabili alla persona. Inoltre, gli organi fetali hanno un aumentato tasso di proliferazione cellulare rispetto ad organi adulti, che potrebbe consentire un gene più efficiente o cellule staminali trasferimento nel feto. Inoltre, in gene delivery utero viene eseguita quando il sistema immunitario dell'individuo non è completamente maturo. Pertanto, il trapianto di cellule eterologhe o integrazione di una proteina non funzionale o assente con una versione corretta non dovrebbe causare sensibilizzazione immune alla cella, vettore o prodotto transgene, che è stato recentemente dimostrato di essere il caso con terapie sia cellulari e genetici 7 .In questo studio, abbiamo studiato la possibilità di indirizzare direttamente la trachea fetale in un m topoodello. Questa procedura è in uso in modelli animali più grandi come conigli e pecore e 8, anche in un ambiente clinico 9, ma ha per il momento non sono state realizzate prima in un modello murino. Quando si studia il potenziale della terapia genica fetale per malattie genetiche come la fibrosi cistica, il modello di mouse è molto utile come primo proof-of-concept per l'ampia disponibilità di diversi ceppi di topi transgenici, l'embriogenesi ben documentato e lo sviluppo del feto, meno rigorosi norme etiche, gestazione breve e la prole di grandi dimensioni.
Diverse vie di accesso sono stati descritti per indirizzare il polmone fetale roditore, anche intra-amniotico iniezione 10-12, (eco-guidata) intrapolmonare iniezione 13,14 e somministrazione per via endovenosa nei vasi sacco vitellino 15,16 o vena ombelicale 17. La nostra nuova procedura chirurgica consente ai ricercatori di iniettare il farmaco di scelta direttamente nella trachea del mouse fetale che consenteper una consegna più efficiente per le vie respiratorie rispetto alle tecniche esistenti 18.
Protocol
Discussion
Passaggi critici
- Il ceppo di topi che abbiamo scelto di lavorare con i topi è NMRI perché hanno un numero abbondante di cuccioli (dimensione della cucciolata media 14,4 ± 1,8, dati personali), tollerano bene gli interventi e hanno buone caratteristiche materne.
- Posizionare la stringa borsa attraverso la parete uterina e delle membrane fetali è un passaggio fondamentale, come si desidera solo esporre la testa fetale e non le spalle, altrimenti riposizionamento è quasi impossibile senza causare tr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
MC e avdp dottorandi sono supportati da finanziamenti dell'Istituto per la promozione dell'innovazione attraverso la scienza e la tecnologia nelle Fiandre (IWT-Vlaanderen). JT ha una part-time Clinical Research Fellowship (KOOR) da UZ Leuven. DV è un collega di dottorato sostenuto da una borsa di KU Leuven, DBOF/10/062. MMDC è un collega di dottorato sostenuto da una borsa di studio Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento (CNPq) ed Erasmus Mundus. La ricerca è stata finanziata da IWT-Vlaanderen, tramite la concessione CE DIMI (LSHB-CT-2005-512146) e dal vivo in Molecular Imaging Research Group (IMIR) dalla KU Leuven. Vorremmo riconoscere il Nucleo UPenn Vector fondata da James M. Wilson per la loro gentile dono della confezione AAV6.2 plasmide per la produzione di vettori rAAV.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| NMRI mice | Janvier, Le Genest St Isle, France | ||
| Isoflurane | Isoba, Intervet / Schering-Plough Animal Health, Milton Keynes, UK | ||
| Prolene 6-0 | Ethicon, Groot Bijgaarden, Belgium | ||
| Vicryl 5-0 | Ethicon, Groot Bijgaarden, Belgium | ||
| 50 μl Hamilton Glass Syringe, Model 1710.5 TLLX SYR | Hamilton, Reno, NV, USA | 5495-20 | |
| 30G sharp needle | Hamilton, Reno, NV, USA | 7762-03 | |
| 2% xylocaine | AstraZeneca, Zoetermeer, The Netherlands |
References
- Willson, D. F., Notter, R. H. The future of exogenous surfactant therapy. Respir. Care. 56, 1369-1388 (2011).
- Abdel-Latif, M. E., Osborn, D. A. Intratracheal Clara cell secretory protein (CCSP) administration in preterm infants with or at risk of respiratory distress syndrome. Cochrane Database Syst. Rev. CD008308, (2011).
- Thebaud, B. Vascular endothelial growth factor gene therapy increases survival, promotes lung angiogenesis, and prevents alveolar damage in hyperoxia-induced lung injury: evidence that angiogenesis participates in alveolarization. Circulation. 112, 2477-2486 (2005).
- Griesenbach, U., Alton, E. W. Gene transfer to the lung: lessons learned from more than 2 decades of CF gene therapy. Adv. Drug Deliv. Rev. 61, 128-139 (2009).
- Aneja, M. K., Rudolph, C. Gene therapy of surfactant protein B deficiency. Curr. Opin. Mol. Ther. 8, 432-438 (2006).
- Flotte, T. R., Mueller, C. Gene therapy for alpha-1 antitrypsin deficiency. Hum. Mol. Genet. 20, R87-R92 (2011).
- Roybal, J. L., Santore, M. T., Flake, A. W. Stem cell and genetic therapies for the fetus. Semin Fetal Neonatal Med. 15, 46-51 (2010).
- Peebles, D. Widespread and efficient marker gene expression in the airway epithelia of fetal sheep after minimally invasive tracheal application of recombinant adenovirus in utero. Gene Ther. 11, 70-708 (2004).
- Deprest, J., Gratacos, E., Nicolaides, K. H. Fetoscopic tracheal occlusion (FETO) for severe congenital diaphragmatic hernia: evolution of a technique and preliminary results. Ultrasound Obstet. Gynecol. 24, 121-126 (2004).
- Buckley, S. M. Intra-amniotic delivery of CFTR-expressing adenovirus does not reverse cystic fibrosis phenotype in inbred CFTR-knockout mice. Mol. Ther. 16, 819-824 (2008).
- Davies, L. A. Adenovirus-mediated in utero expression of CFTR does not improve survival of CFTR knockout mice. Mol. Ther. 16, 812-818 (2008).
- Mitchell, M., Jerebtsova, M., Batshaw, M. L., Newman, K., Ye, X. Long-term gene transfer to mouse fetuses with recombinant adenovirus and adeno-associated virus (AAV) vectors. Gene Ther. 7, 1986-1992 (2000).
- Henriques-Coelho, T. Targeted gene transfer to fetal rat lung interstitium by ultrasound-guided intrapulmonary injection. Mol. Ther. 15, 340-347 (2007).
- Toelen, J. Fetal gene transfer with lentiviral vectors: long-term in vivo follow-up evaluation in a rat model. Am J Obstet Gynecol. 196, e1-e6 (2007).
- Waddington, S. N. Long-term transgene expression by administration of a lentivirus-based vector to the fetal circulation of immuno-competent mice. Gene Ther. 10, 1234-1240 (2003).
- Waddington, S. N. Permanent phenotypic correction of hemophilia B in immunocompetent mice by prenatal gene therapy. Blood. 104, 2714-2721 (2004).
- Senoo, M. Adenovirus-mediated in utero gene transfer in mice and guinea pigs: tissue distribution of recombinant adenovirus determined by quantitative TaqMan-polymerase chain reaction assay. Mol. Genet. Metab. 69, 269-276 (2000).
- Carlon, M. Efficient gene transfer into the mouse lung by fetal intratracheal injection of rAAV2/6.2. Mol. Ther. 18, 2130-2138 (2010).
- Schmiedl, A. Lipopolysaccharide-induced injury is more pronounced in fetal transgenic ErbB4-deleted lungs. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol Physiol. 301, L490-L499 (2011).
- Buckley, S. M. Factors influencing adenovirus-mediated airway transduction in fetal mice. Mol. Ther. 12, 484-492 (2005).
