خنزير غينيا جولة نافذة غشاء الزرع للدراسات خارج الجسم الحي
Summary
يحدد هذا البروتوكول طريقة لزرع غشاء النافذة المستديرة من عظام خنزير غينيا الصدغية ، مما يوفر موردا قيما للدراسات خارج الجسم الحي .
Abstract
يمثل توصيل الدواء الفعال والأقل بضعا إلى الأذن الداخلية تحديا كبيرا. أصبح غشاء النافذة المستديرة (RWM) ، كونه أحد نقاط الدخول القليلة إلى الأذن الداخلية ، محورا حيويا للتحقيق. ومع ذلك ، نظرا لتعقيدات عزل RWM ، يظل فهمنا لحركيتها الدوائية محدودا. يتكون RWM من ثلاث طبقات متميزة: الظهارة الخارجية ، وطبقة النسيج الضام الأوسط ، والطبقة الظهارية الداخلية ، ولكل منها خصائص توصيل فريدة.
تستخدم النماذج الحالية للتحقيق في النقل عبر RWM نماذج حيوانية في الجسم الحي أو نماذج RWM خارج الجسم الحي تعتمد على مزارع الخلايا أو شظايا الغشاء. تعمل خنازير غينيا كنموذج قبل سريري معتمد لفحص الحرائك الدوائية داخل الأذن الداخلية وهي نموذج حيواني مهم للتطوير الانتقالي لمركبات التوصيل إلى القوقعة. في هذه الدراسة ، وصفنا نهجا لزرع خنزير غينيا RWM مع عظم القوقعة المحيط لتجارب توصيل الأدوية الموضوعة على الطاولة. تسمح هذه الطريقة بالحفاظ على بنية RWM الأصلية وقد توفر تمثيلا أكثر واقعية للحواجز أمام النقل من نماذج الطاولة الحالية.
Introduction
ظهرت فئات جديدة من العلاجات لعلاج فقدان السمع الحسي العصبي. إن ترجمة هذه العلاجات إلى المجموعات السريرية محدودة بطرق النقل الآمنة والفعالة إلى الأذن الداخلية. تعتمد الطرق الحالية للتسليم في الجسم الحي في الدراسات التي أجريت على إما على التكاثر في الأذن الداخلية أو الانتشار من خلال غشاء النافذة المستديرة (RWM) ، وهو حاجز غير عظمي يفصل مساحة الأذن الوسطى عن القوقعة1.
يعتبر الحقن الجراحي والحقن المجهري في الأذن الداخلية غازيين ويمكن أن يشكلان مخاطر على وظيفة الأذن الداخلية المتبقية2. لذلك ، يعد RWM طريقا مهما لتوصيل الأدوية المحلية ، وخنازير غينيا هي النموذج الحيواني الأساسي قبل السريري المستخدم لدراسة الحرائك الدوائية الدوائية المحلية عبر RWM وفي الأذن الداخلية لتطوير الأدوية 3,4. على الرغم من أنه أرق من RWM البشري ، إلا أن خنزير غينيا RWM يشترك في بنية متطابقة ثلاثية الطبقات. يبلغ قطرها حوالي 1 مم ، وسمكها 15-25 ميكرومتر ، وتتألف من طبقتين من الخلايا الظهارية التي تحيط بطبقة النسيج الضام5. الطبقة الظهارية التي تواجه الأذن الوسطى مكتظة بكثافة ومتصلة عبر تقاطعات ضيقة ، في حين أن الطبقة التي تواجه الأذن الداخلية و scala tympani لها بنية أكثر مرونة وليس لها التصاقات كبيرة بين الخلايا.
تعتمد الدراسات قبل السريرية الحالية التي تبحث في نفاذية الدواء في خنزير غينيا RWM على حقن الأذن الوسطى في الجسم الحي متبوعة بأخذ عينات من السائل المحيط بالأذن داخل الأذن الداخلية ، مما لا يسمح بإجراء دراسة محددة لنقل RWM 6,7. تم استخدام شظايا نباتات RWM في الدراسات قبل السريرية ، ولكن نظرا لهشاشتها وصغر حجمها ، فهي غير مناسبة للتحقيقات المنهجية والدقيقة لنقل الأدوية والمركبات التي تتطلب ختما مانعا للماء عبر RWM2. استخدمت مجموعات أخرى نماذج في المختبر مع خلايا ظهارية بشرية مستزرعة لتقريب RWM8،9،10. ومع ذلك ، فإن غالبية هذه التركيبات تركز فقط على الطبقة الظهارية الخارجية ولا تلتقط تعقيد بنية الأنسجة الأصلية. من أجل فهم أكثر تفصيلا لآليات النقل عبر RWM ، يلزم إجراء دراسات مستهدفة خارج الجسم الحي.
في هذه الدراسة ، نوضح زرع خنزير غينيا RWM مع الدعم العظمي المحيط للحفاظ على سلامة الغشاء وتوضيح استخدامها في نموذج تجريبي مصمم لدراسة محددة لنقل RWM لمركبات توصيل المخدرات.
Protocol
Representative Results
Discussion
في توصيل الدواء المحلي إلى الأذن ، يعد RWM هو الطريق الرئيسي لمرور العلاجات للوصول إلى الأذن الداخلية. هناك حاجة إلى نموذج دقيق وموثوق به على الطاولة لفهم آليات النقل والنفاذية بشكل أفضل عبر مركبات التسليم الجديدة ولتطوير الأدوية. في هذه الدراسة ، أثبتنا أن زراعة خنزير غينيا RWM هو إجراء ممك?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل جزئيا من خلال منح NIDCD رقم 1K08DC020780 و 5T32DC000027-33 ، وصندوق روبنشتاين لأبحاث السمع.
Materials
| 1 mm Diamond Ball Drill Bit | Anspach | 1SD-G1 | |
| 2 mm Diamond Ball Drill Bit | Anspach | 2SD-G1 | |
| 6 mm Diamond Ball Drill Bit | Anspach | 6D-G1 | |
| ANSPACH EMAX 2 Plus System | Anspach | EMAX2PLUS | Any bone cutting drilling system will work |
| BD Eclipse Needle 27 G x 1/2 in. with detachable 1 mL BD Luer-Lok Syringe | Becton, Dickinson, and Co. | 382903057894 | Any 27-28 G needle |
| Gorilla Epoxy | Gorilla | 4200101 | |
| Kwik-CAST | World Precision Instruments | KWIK-CAST |
References
- Duan, M. I., Zhi-qiang, C. Permeability of round window membrane and its role for drug delivery: our own findings and literature review. J Otol. 4 (1), 34-43 (2009).
- Kelso, C. M., et al. Microperforations significantly enhance diffusion across round window membrane. Otol Neurotol. 36 (4), 694-700 (2015).
- Salt, A. N., Plontke, S. K. Pharmacokinetic principles in the inner ear: Influence of drug properties on intratympanic applications. Hear Res. 368, 28-40 (2018).
- Szeto, B., et al. Inner ear delivery: Challenges and opportunities. Laryngoscope Investig Otolaryngol. 5 (1), 122-131 (2020).
- Carpenter, A. M., Muchow, D., Goycoolea, M. V. Ultrastructural studies of the human round window membrane. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 115 (5), 585-590 (1989).
- Forouzandeh, F., Borkholder, D. A. Microtechnologies for inner ear drug delivery. Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg. 28 (5), 323-328 (2020).
- Leong, S., et al. Microneedles facilitate small-volume intracochlear delivery without physiologic injury in guinea pigs. Otol Neurotol. 44 (5), 513-519 (2023).
- Singh, R., Birru, B., Veit, J. G. S., Arrigali, E. M., Serban, M. A. Development and characterization of an in vitro round window membrane model for drug permeability evaluations. Pharmaceuticals (Basel). 15 (9), 1105 (2022).
- Du, X., et al. Magnetic targeted delivery of dexamethasone acetate across the round window membrane in guinea pigs. Otol Neurotol. 34 (1), 41-47 (2013).
- Kopke, R. D., et al. Magnetic nanoparticles: inner ear targeted molecule delivery and middle ear implant. Audiol Neurootol. 11 (2), 123-133 (2006).
- AVMA. AVMA Guidelines for the Euthanasia of Animals: 2020 Edition. AVMA. , (2020).
- Goksu, N., et al. Anatomy of the guinea pig temporal bone. Ann Otolaryngol. 101 (8), 699-704 (1992).
- Wysocki, J. Topographical anatomy of the guinea pig temporal bone. Hear Res. 199 (1), 103-110 (2005).
- Veit, J. G. S., et al. An evaluation of the drug permeability properties of human cadaveric in situ tympanic and round window membranes. Pharmaceuticals (Basel). 15 (9), 1037 (2022).
- Kansara, V., Mitra, A. K. Evaluation of an ex vivo model implication for carrier-mediated retinal drug delivery). Curr Eye Res. 31 (5), 415-426 (2006).
- Lundman, L., Bagger-Sjöbäck, D., Holmquist, L., Juhn, S. Round window membrane permeability. An in vitro model. Acta Otolaryngol Suppl. 457, 73-77 (1989).
- Moatti, A., et al. Assessment of drug permeability through an ex vivo porcine round window membrane model. iScience. 26 (6), 106789 (2023).
- Lin, Y. C., et al. Ultrasound microbubble-facilitated inner ear delivery of gold nanoparticles involves transient disruption of the tight junction barrier in the round window membrane. Front Pharmacol. 12, 689032 (2021).
- Jeong, S. H., et al. Junctional modulation of round window membrane enhances dexamethasone uptake into the inner ear and recovery after NIHL. Int J Mol Sci. 22 (18), 10061 (2021).
