משלוח פנים-עורקי של תאי גזע עצביים למוח עכברוש ועכבר: יישום איסכמיה מוחין
Summary
שיטה לאספקת תאי גזע עצביים, הניתנים להזרקת פתרונות או השעיות, דרך עורק הראש המשותף (עכבר) או העורק הראשי החיצוני (עכברוש) לאחר דיווח על שבץ. תאים מוזרק מופצים בהרחבה ברחבי המוח באתר וניתן לאתרם עד 30 d לאחר המסירה.
Abstract
הטיפול בתאי גזע עצביים (למועצה לבטחון לאומי) הוא טיפול חדשני המתעוררים שבץ, פגיעה מוחית טראומטית והפרעות ניווניות. לעומת משלוח תוך גולגולתי, מינהל פנים-עורקי של NSCs הוא פחות פולשני ומייצרת התפלגות מפוזר יותר של NSCs בתוך המוח מבכיצ’ימה. יתר על כן, משלוח פנים-עורקי מאפשר את האפקט הראשון של המעבר במחזור המוח, הפחתת הפוטנציאל להשמנה של תאים באיברים היקפיים, כגון כבד וטחול, סיבוך המשויך זריקות היקפית. כאן, אנו לפרט את המתודולוגיה, בשני עכברים וחולדות, עבור המסירה של NSCs דרך העורק הראשי המשותף (עכבר) או עורק הראש החיצוני (עכברוש) לחצי הכדור השני הצלעות לאחר שבץ איסכמי. באמצעות GFP-התווית NSCs, אנו להמחיש את ההתפלגות הנרחבת השיגה לאורך האונה המסילתית מכרסם ב 1 d, 1 שבוע ו 4 שבועות לאחר משלוח פוסטימזימות, עם צפיפות גבוהה יותר או ליד באתר הפציעה האיסכמי. בנוסף להישרדות ארוכת טווח, אנו מראים עדויות על הבידול של תאים המסומנים ב-GFP ב -4 שבועות. הגישה הפנים-עורקי המתואר כאן עבור NSCs יכול לשמש גם עבור ניהול של תרכובות טיפוליות, ולכן יש ישימות רחבה לפציעה מגוונת של ה-CN ומודלים מחלות על פני מינים רבים.
Introduction
תא גזע (SC) תרפיה מחזיקה פוטנציאל עצום כטיפול במחלות נוירולוגיות, כולל שבץ, פגיעת ראש ודמנציה1,2,3,4,5,6. עם זאת, שיטה יעילה לספק ה scs אקסוגני למוח החולה נשאר בעייתי2,6,7,8,9,10,11,12,13. ה scs מועברת באמצעות נתיבי אספקה היקפיים, כולל הזרקת העירוי (IV) או הצפק הפנימי (IP), כפופים לסינון מעבר ראשון במחזור המיקרו, במיוחד בריאות, בכבד, בטחול ובשריר8,9,13,14, הגדלת הסיכויים להצטברות תאים באזורים שאינם מטרה. שיטת הזרקת גרם פולשנית תוצאות הנזק רקמת המוח מקומי והפצה מוגבלת מאוד של ה scs ליד האתר הזרקת2,6,8,14,15,16. לאחרונה הקמנו קטטר מבוססי שיטת הזרקה פנים-עורקים לספק נוירוסוגני ה scs (NSCs), אשר מתוארת כאן להחיל מודל מכרסם של שבץ איסכמי מוקד. אנו לגרום ארעי (1 h) איסכמיה-reperfusion פציעה באונה אחת באמצעות חוט גומי מצופה סיליקון לסגר את עורק המוח האמצעי השמאלי (MCA) בעכבר או עכברוש17,18,19. במודל זה יש לנו שנצפו באופן מיוחד כ 75-85% דיכאון של זרימת דם מוחין (cbf) בחצי הכדור הרוחבי עם דופלר לייזר או הדמיה מיוחד לייזר17,19, מניב נוירוזעיות נוירולוגיות בעקביות17,18,19.
למטרות חיסכון בזמן, הווידאו מוגדר לשחק פעמיים את המהירות הרגילה ואת ההליכים כירורגי שגרתי כגון הכנת העור וסגירת הפצע עם תפר השימוש וההתקנה של משאבת מזרק ממונע אינם מוצגים. השיטה של משלוח פנים-עורקי של NSCs מוצג בהקשר של מודל העורק האמצעי של אוטם המוח (MCAO) של שבץ ניסיוני מכרסמים. לכן, אנו כוללים את הליך השבץ הארעי של התהליך כדי להדגים מאוחר יותר כיצד הניתוח השני, הזרקת פנים-עורקים, מבוצע באמצעות האתר הכירורגי הקודם על אותה חיה. הכדאיות של משלוח המועצה לבטחון לאומי פנים-עורקי מודלים שבץ מכרסמים מומחש על ידי הערכת ההפצה והישרדות של NSCs אקסוגני. היעילות של הטיפול במועצה לבטחון לאומי להחליש מחלות מוח ותפקוד נוירולוגי, ידווחו בנפרד.
Protocol
Representative Results
Discussion
טיפול בתאי גזע למחלות נוירולוגיות עדיין נמצא בשלב מוקדם של הבדיקה. בעיה אחת גדולה היא שאין שיטה מבוססת למסירה מספקת של ה scs או NSCs לתוך המוח.
למרות אקסודוגני ה scs/NSCs ניתן לזהות במוח בעקבות ורידי (IV), בתוך הצפק (IP) או הזרקת הפנימי/גרם, כל גישת מסירה יש חסרונות. האוכלוסיה הניתן לזיה?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה היה נתמך על ידי הבאים: פרס AHA 14SDG20480186 עבור LC, בנושא חדשנות צוות של אוניברסיטת שאנש של הרפואה הסינית 2019-QN07 עבור BZ, ו קנטאקי חוט השדרה והראש פגיעה מחקר אמון גרנט 14-12A עבור KES ו-LC.
Materials
| 20 G needle | Becton & Dickinson | BD PrecisionGlide 305175 | preparation of injection catheter |
| 26 G needle | Becton & Dickinson | BD PrecisionGlide 305111 | preparation of injection catheter |
| 27 G needle | Becton & Dickinson | BD PrecisionGlide 305136 | preparation of injection catheter |
| 4-0 NFS-2 suture with needle | Henry Schein Animal Health | 56905 | surgery |
| 6-0 nylon suture | Teleflex/Braintree Scientific | 104-s | surgery |
| Accutase | STEMCELL Technologies | 7922 | cell detachment solution |
| blade | Bard-Parker | 10 | surgery |
| Buprenorphine-SR Lab | ZooPharm | Buprenorphine-SR Lab® | analgesia (0.6-1 mg/kg over 3 d) |
| Calcium/magnisum free PBS | VWR | 02-0119-0500 | NSC dissociation |
| DCX antibody | Millipore | AB2253 | immunostaining |
| GFAP antibody | Invitrogen | 180063 | immunostaining |
| Isoflurane | Henry Schein Animal Health | 50562-1 | surgery |
| MCAO filament for mouse | Doccol | 702223PK5Re | surgery |
| MCAO filament for rat | Doccol | 503334PK5Re | surgery |
| MRE010 catheter | Braintree Scientific | MRE010 | preparation of injection catheter |
| MRE025 catheter | Braintree Scientific | MRE025 | preparation of injection catheter |
| MRE050 catheter | Braintree Scientific | MRE050 | preparation of injection catheter |
| Nu-Tears Ointment | NuLife Pharmaceuticals | Nu-Tears Ointment | eye care during surgery |
| S&T Forceps – SuperGrip Tips JF-5TC Angled | Fine Science Tools | 00649-11 | surgery |
| S&T Forceps – SuperGrip Tips JF-5TC Straight | Fine Science Tools | 00632-11 | surgery |
| Superglue | Pacer Technology | 15187 | preparation of injection catheter |
| syringe pump | Kent Scientific | GenieTouch | surgery |
| Tuj1 antibody | Millipore | MAb1637 | immunostaining |
| two-component 5 minute epoxy | Devcon | 20445 | preparation of injection catheter |
| Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15000-08 | surgery |
| vascular clamps | Fine Science Tools | 00400-03 | surgery |
| Zeiss microscope | Zeiss | Axio Imager 2 | microscopy |
References
- Wang, Y. Stroke research in 2017: surgical progress and stem-cell advances. The Lancet. Neurology. 17, 2-3 (2018).
- Bliss, T., Guzman, R., Daadi, M., Steinberg, G. K. Cell transplantation therapy for stroke. Stroke. 38, 817-826 (2007).
- Boese, A. C., Le, Q. E., Pham, D., Hamblin, M. H., Lee, J. P. Neural stem cell therapy for subacute and chronic ischemic stroke. Stem Cell Research & Therapy. 9, 154 (2018).
- Kokaia, Z., Llorente, I. L., Carmichael, S. T. Customized Brain Cells for Stroke Patients Using Pluripotent Stem Cells. Stroke. 49, 1091-1098 (2018).
- Savitz, S. I. Are Stem Cells the Next Generation of Stroke Therapeutics. Stroke. 49, 1056-1057 (2018).
- Wechsler, L. R., Bates, D., Stroemer, P., Andrews-Zwilling, Y. S., Aizman, I. Cell Therapy for Chronic Stroke. Stroke. 49, 1066-1074 (2018).
- Muir, K. W. Clinical trial design for stem cell therapies in stroke: What have we learned. Neurochemistry International. 106, 108-113 (2017).
- Guzman, R., Janowski, M., Walczak, P. Intra-Arterial Delivery of Cell Therapies for Stroke. Stroke. 49, 1075-1082 (2018).
- Misra, V., Lal, A., El Khoury, R., Chen, P. R., Savitz, S. I. Intra-arterial delivery of cell therapies for stroke. Stem Cells and Development. 21, 1007-1015 (2012).
- Argibay, B., et al. Intraarterial route increases the risk of cerebral lesions after mesenchymal cell administration in animal model of ischemia. Scientific Reports. 7, 40758 (2017).
- Kelly, S., et al. Transplanted human fetal neural stem cells survive, migrate, and differentiate in ischemic rat cerebral cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101, 11839-11844 (2004).
- Chen, L., Swartz, K. R., Toborek, M. Vessel microport technique for applications in cerebrovascular research. Journal of Neuroscience Research. 87, 1718-1727 (2009).
- Fischer, U. M., et al. Pulmonary passage is a major obstacle for intravenous stem cell delivery: the pulmonary first-pass effect. Stem Cells and Development. 18, 683-692 (2009).
- Misra, V., Ritchie, M. M., Stone, L. L., Low, W. C., Janardhan, V. Stem cell therapy in ischemic stroke: role of IV and intra-arterial therapy. Neurology. 79, 207-212 (2012).
- Muir, K. W., Sinden, J., Miljan, E., Dunn, L. Intracranial delivery of stem cells. Translational Stroke Research. 2, 266-271 (2011).
- Boltze, J., et al. The Dark Side of the Force – Constraints and Complications of Cell Therapies for Stroke. Frontiers in Neurology. 6, 155 (2015).
- Huang, C., et al. Noninvasive noncontact speckle contrast diffuse correlation tomography of cerebral blood flow in rats. Neuroimage. 198, 160-169 (2019).
- Wong, J. K., et al. Attenuation of Cerebral Ischemic Injury in Smad1 Deficient Mice. PLoS One. 10, 0136967 (2015).
- Zhang, B., et al. Deficiency of telomerase activity aggravates the blood-brain barrier disruption and neuroinflammatory responses in a model of experimental stroke. Journal of Neuroscience Research. 88, 2859-2868 (2010).
- Walker, T. L., Yasuda, T., Adams, D. J., Bartlett, P. F. The doublecortin-expressing population in the developing and adult brain contains multipotential precursors in addition to neuronal-lineage cells. The Journal of Neuroscience. 27, 3734-3742 (2007).
- Progatzky, F., Dallman, M. J., Lo Celso, C. From seeing to believing: labelling strategies for in vivo cell-tracking experiments. Interface Focus. 3, 20130001 (2013).
- Bertrand, L., Dygert, L., Toborek, M. Induction of Ischemic Stroke and Ischemia-reperfusion in Mice Using the Middle Artery Occlusion Technique and Visualization of Infarct Area. Journal of Visualized Experiments. , (2017).
- Leda, A. R., Dygert, L., Bertrand, L., Toborek, M. Mouse Microsurgery Infusion Technique for Targeted Substance Delivery into the CNS via the Internal Carotid Artery. Journal of Visualized Experiments. , (2017).
- Chua, J. Y., et al. Intra-arterial injection of neural stem cells using a microneedle technique does not cause microembolic strokes. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 31, 1263-1271 (2011).
- Potts, M. B., Silvestrini, M. T., Lim, D. A. Devices for cell transplantation into the central nervous system: Design considerations and emerging technologies. Surgical Neurology International. 4, 22-30 (2013).
- Duma, C., et al. Human intracerebroventricular (ICV) injection of autologous, non-engineered, adipose-derived stromal vascular fraction (ADSVF) for neurodegenerative disorders: results of a 3-year phase 1 study of 113 injections in 31 patients. Molecular Biology Reports. 46, 5257-5272 (2019).
