Dönem Yenidoğan Sıçanlarda Kök Hücrelerin İntratrakeal Aşılanması
Summary
Terminal neonatal sıçanlarda intratrakeal enjeksiyon yoluyla mezenkimal stromal hücrelerin (MsC) intratrakeal transplantasyonunun yapılan bir protokoldür. Bu teknik, etkinliğini değerlendirmek için kök hücre ve ilaçların yenidoğan sıçan akciğerlerine teslimi için klinik olarak uygun bir seçenektir.
Abstract
Yüksek oksijen konsantrasyonlarına uzun süre maruz kalmak inflamasyona ve akut akciğer hasarına yol açar, bu da insan bronkopulmoner displazisine benzer (BPD). Prematüre bebeklerde, BPD sürfaktan tedavisinin erken kullanımına rağmen önemli bir komplikasyondur, optimal ventilasyon stratejileri, ve noninvaziv pozitif basınç ventilasyon. Pulmoner inflamasyon BPD patogenezinde önemli bir rol oynadığından, kortikosteroid kullanımı bunu önlemek için potansiyel bir tedavi yöntemidir. Bununla birlikte, sistemik kortikosteroid tedavisi genellikle uzun süreli yan etkiler nedeniyle preterm bebekler için tavsiye edilmez. Preklinik çalışmalar ve insan fazı I klinik çalışmalar hiperoksia bağlı akciğer yaralanmalarında ve preterm bebeklerde mezenkimal stromal hücrelerin (MsCs) kullanımının güvenli ve uygulanabilir olduğunu göstermiştir. İntratrakeal ve intravenöz MSC transplantasyonunun neonatal hiperoksik akciğer hasarına karşı koruduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, kök hücrelerin intratrakeal uygulaması ve kombine sürfaktan ve glukokortikoid tedavisi solunum bozuklukları olan yenidoğanların tedavisinde yeni bir strateji olarak ortaya çıkmıştır. Doğumda sıçan akciğerlerinin gelişim evresi 26−28 gebelik haftasında insan akciğerlerinde buna eşdeğerdir. Bu nedenle, yenidoğan sıçanlar etkinliğini değerlendirmek için solunum sıkıntısı olan preterm bebeklere intratrakeal uygulama eğitimi için uygundur. Bu intratrakeal aşılama tekniği kök hücre ve ilaçların akciğerlere teslimi için klinik olarak uygun bir seçenektir.
Introduction
Ek oksijen genellikle solunum sıkıntısı1ile yenidoğan bebeklerin tedavisinde gereklidir. Ancak, bebeklerde hiperoksia tedavisi olumsuz uzun vadeli etkileri vardır. Oksijen yüksek konsantrasyonlarda uzun süreli maruz kalma inflamasyon ve akut akciğer hasarına yol açar, hangi insan bronkopulmoner displazi benzer (BPD)2. BPD erken yüzey aktif tedavi rağmen oluşabilir hiperoksia tedavisinin önemli bir komplikasyondur, optimal ventilasyon prosedürleri, ve prematüre bebeklerde noninvaziv pozitif basınç ventilasyon artan kullanımı. Birçok tedavi stratejileri BPD için bildirilmiştir iken3, bilinen hiçbir tedavi bu komplikasyonu azaltabilir.
Kortikosteroid kullanımı BPD önlemek için potansiyel bir tedaviyöntemidir, pulmoner inflamasyon patogenezinde önemli bir rol oynar çünkü. Ancak, sistemik kortikosteroid tedavisi genellikle uzun süreli yan etkiler nedeniyle preterm bebekler için tavsiye edilmez4,5.
Mezenkimal stromal hücreler (MsCs) pluripotent özelliklere sahip ve kemik, kıkırdak, yağ dokusu, kas vetendonları6 dahil olmak üzere çeşitli hücre tipleri, ayırt edebilirsiniz. MsCs immünomodülatör var, anti-inflamatuar, ve rejeneratif etkileri7, ve hayvan çalışmaları kemirgenler hiperoksia bağlı akciğer yaralanması mscs ve salgılanan bileşenlerin terapötik yararları göstermek8,9. İntratrakeal ve intravenöz MSC transplantasyonunun neonatal hiperoksik akciğer hasarına karşı koruduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, kök hücrelerin intratrakeal uygulama ve kombine sürfaktan ve kortikosteroid tedavisi solunum bozuklukları olan yenidoğantedavisinde potansiyel bir tedavi stratejisi olabilir. Preklinik çalışmalarda yeni doğan sıçanlarda kök hücre ve adeno-ilişkili virüsün intratrakeal uygulaması kullanılmıştır10,11,12. Ancak, tekniğin adım adım sunumu ve nakledilen kök hücrelerin in vivo takibi mevcut değildir. Yenidoğan sıçan, doğumda sıçan akciğerinin saccular evresi 26−28 gebelik haftasında insan akciğerinin ki eşdeğerdir çünkü solunum sıkıntısı olan preterm bebekler de intratrakeal uygulamanın etkilerini incelemek için uygundur13. Sıçan trakeasına uygulama için etkili bir yöntem başarılı pulmoner dağılım için çok önemlidir. Burada sunulan teknik, insanlar için bir model olarak sıçanlar kullanarak neonatal akciğer hastalıklarının tedavisi için hücrelerin ve/veya ilaçların intratrakeal uygulamasının incelenmesine olanak sağlamaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Solunum sıkıntısı olan yenidoğan bebekler genellikle intratrakeal yüzey aktif ve /veya kortikosteroid tedavisi gerektirir19. İnsan fazı I klinik çalışmalar preterm bebeklerde intratrakeal MSCs güvenliğini göstermiştir8. Bu çalışmalar, ilaçların intratrakeal uygulamasısolunum sıkıntısı olan yenidoğan bebekler için önemli bir seçenek olduğunu göstermektedir. Model özellikleri doğrudan insanlar için uygun ise Hayvan mod…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma kısmen Meridigen Biotech Co, Ltd Taipei, Tayvan (A-109-008) bir hibe tarafından desteklenmiştir.
Materials
| 6-0 silk | Ethicon | 1916G | |
| Alcohol Prep Pad | CSD | 3032 | |
| BD Stemflow hMSC Analysis Kit | BD Biosciences | 562245 | CD markers |
| CMV-Luciferase-EF1α-copGFP BLIV 2.0 Lentivector for In Vivo Imaging | SBI | BLIV511PA-1 | |
| CryoStor10 | BioLife Solutions | 640222 | |
| Human MSCs | Meridigen Biotech Co., Ltd. Taipei, Taiwan | ||
| Infrared light | JING SHANG | JS300T | |
| Isoflurane | Halocarbon | 26675-46-7 | |
| IVIS-200 small animal imaging system | Caliper LifeSciences, Hopkinton, MA | ||
| Luciferin potassium salt | Promega, Madison, WI | ||
| Micro-scissors, straight | Vannas | H4240 | |
| Normal saline | TAIWAN BIOTECH CO., LTD. | 113531 | Isotonic Sodium Chloride Solution |
| Small Hub RN Needle, 30 gauge | Hamilton Company, Reno, NV | 7799-06 | |
| Syringe (100 µl) | Hamilton Company, Reno, NV | 81065 | |
| Xenogen Living Image 2.5 software | Caliper LifeSciences, Hopkinton, MA | N/A |
References
- Ramanathan, R., Bhatia, J. J., Sekar, K., Ernst, F. R. Mortality in preterm infants with respiratory distress syndrome treated with poractant alfa, calfactant or beractant: a retrospective study. Journal of Perinatology. 33, 119-125 (2013).
- Gien, J., Kinsella, J. P. Pathogenesis and treatment of bronchopulmonary dysplasia. Current Opinion in Pediatrics. 23, 305-313 (2011).
- Pasha, A. B., Chen, X. Q., Zhou, G. P. Bronchopulmonary dysplasia: Pathogenesis and treatment. Experimental and Therapeutic. 16, 4315-4321 (2018).
- Committee on Fetus and Newborn. Postnatal corticosteroids to treat or prevent chronic lung disease in preterm infants. Pediatrics. 109, 330-338 (2002).
- Watterberg, K. L. American Academy of Pediatrics; Committee on Fetus and Newborn. Policy statement-postnatal corticosteroids to prevent or treat bronchopulmonary dysplasia. Pediatrics. 126, 800-808 (2010).
- Prockop, D. J. Marrow stromal cells as stem cells for nonhematopoietic tissues. Science. 276, 71-74 (1997).
- Nemeth, K., et al. Bone marrow stromal cells attenuate sepsis via prostaglandin E(2)- dependent reprogramming of host macrophages to increase their interleukin-10 production. Nature Medicine. 15 (2), 42-49 (2009).
- Chou, H. C., Li, Y. T., Chen, C. M. Human mesenchymal stem cells attenuate experimental bronchopulmonary dysplasia induced by perinatal inflammation and hyperoxia. American Journal of Translational Research. 8, 342-353 (2016).
- Chen, C. M., Chou, H. C., Lin, W., Tseng, C. Surfactant effects on the viability and function of human mesenchymal stem cells: in vitro and in vivo assessment. Stem Cell Research & Therapy. 8, 180 (2017).
- Kim, Y. E., et al. Intratracheal transplantation of mesenchymal stem cells simultaneously attenuates both lung and brain injuries in hyperoxic newborn rats. Pediatric Research. 80, 415-424 (2016).
- Fleurence, E., et al. Comparative efficacy of intratracheal adeno-associated virus administration to newborn rats. Human Gene Therapy. 16, 1298-1306 (2005).
- Waszak, P., et al. Effect of intratracheal adenoviral vector administration on lung development in newborn rats. Human Gene Therapy. 13, 1873-1885 (2002).
- O’Reilly, M., Thébaud, B. Animal models of bronchopulmonary dysplasia. The term rat models. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 307, 948 (2014).
- Yu, J., et al. GFP labeling and hepatic differentiation potential of human placenta-derived mesenchymal stem cells. Cellular Physiology and Biochemistry. 35, 2299-2308 (2015).
- Dominici, M., et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 8, 315-317 (2006).
- Zhang, Z. Y., et al. Superior osteogenic capacity for bone tissue engineering of fetal compared with perinatal and adult mesenchymal stem cells. Stem Cells. 27, 126-137 (2009).
- Huang, L. T., et al. Effect of surfactant and budesonide on pulmonary distribution of fluorescent dye in mice. Pediatric and Neonatology. 56, 19-24 (2015).
- Keyaerts, M., Caveliers, V., Lahoutte, T. Bioluminescence imaging: looking beyond the light. Trends in Molecular Medicine. 18, 164-172 (2012).
- Yeh, T. F., et al. Intra-tracheal administration of budesonide/surfactant to prevent bronchopulmonary dysplasia. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 193, 86-95 (2016).
- Nguyen, J. Q., et al. Intratracheal inoculation of Fischer 344 rats with Francisella tularensis. Journal of Visualized Experiments. (127), e56123 (2017).
- de Almeida, P. E., van Rappard, J. R., Wu, J. C. In vivo bioluminescence for tracking cell fate and function. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 301, 663-671 (2011).
- Kim, J. E., Kalimuthu, S., Ahn, B. C. In vivo cell tracking with bioluminescence imaging. Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 49, 3-10 (2011).
