بديل والمصادق عليها طريقة حقن للوصول إلى الفضاء تحت الشبكية<i> عبر</i> نهج Transcleral الخلفي
Summary
Subretinal injections are the most common technique for delivering large therapeutic agents such as proteins and viral vectors to photoreceptors and the retinal pigment epithelium. An alternative method in mice that successfully targets the subretinal space with minimal collateral damage and fast recovery times is described here.
Abstract
وقد استخدمت الحقن تحت الشبكية بنجاح في كل من البشر والقوارض لتقديم التدخلات العلاجية من البروتينات، العوامل الفيروسية، والخلايا إلى interphotoreceptor / حجرة تحت الشبكية التي لديها التعرض المباشر للخلايا مستقبلة للضوء والظهارة الصبغية الشبكية (RPE). وقد أظهرت الحقن تحت الشبكية من البلازمينوجين وكذلك التجارب قبل السريرية والسريرية الأخيرة السلامة و / أو فعالية لإيصال النواقل الفيروسية والخلايا الجذعية للأفراد المصابين بأمراض الشبكية المتقدمة. نماذج الماوس من مرض في شبكية العين، وراثي ولا سيما ضمور شبكية العين، ضرورية لاختبار هذه العلاجات. إجراء الحقن الأكثر شيوعا في القوارض هو استخدام transcorneal صغيرة أو شقوق transcleral مع نهج الأمامي لشبكية العين. مع هذا النهج، وإبرة حقن تخترق الشبكية العصبي الحسي تعطيل RPE الكامنة وعلى الإدراج يمكن بسهولة نيك العدسة، مما تسبب عتامة العدسة وانخفاض قيمة imagi موسعنانوغرام. الوصول إلى الفضاء تحت الشبكية عبر transcleral، نهج الخلفي يتجنب هذه المشاكل: الإبرة تعبر الصلبة حوالي 0.5 ملم من العصب البصري، دون تغلغل في شبكية العين والابتعاد عن تعطيل زجاجي. تقتصر الأضرار الجانبية لتلك المرتبطة بضع الصلبة التنسيق وآثار عابرة، المصلية انفصال الشبكية. بساطة الأسلوب يقلل من إصابة العين، تضمن إعادة المرتكز شبكية العين السريعة والانتعاش، ولديها نسبة الفشل منخفضة. والحد الأدنى من الضرر الذي يلحق بالشبكية وRPE يسمح للتقييم واضح لمدى فعالية والآثار المباشرة للعوامل علاجية أنفسهم. توضح هذه المخطوطة تقنية حقن تحت الشبكية الجديدة التي يمكن استخدامها لاستهداف ناقلات فيروسية، وكلاء الدوائية، والخلايا الجذعية أو خلايا الناجم الجذعية المحفزة (آي بي إس) إلى الفضاء تحت الشبكية في الفئران مع فعالية عالية، الحد الأدنى من الضرر، والانتعاش السريع.
Introduction
الحقن تحت الشبكية هي الوسيلة الأساسية لتقديم وكلاء الخلوية والفيروسية لشبكية العين من الفئران لدراسة تأثيرها على المستقبلات الضوئية وRPE الكامنة 1،2. معظم البروتوكولات حقن تحت الشبكية في الفئران تستخدم transcorneal أو transcleral موقع الحقن والأمامي من خط الاستواء (الشكل 1). هذا النهج يمكن أن يؤدي إلى أضرار جانبية الأصيل الذي يشمل الخدش ويعكر الناتج من العدسة، وتعطل سلامة الجسم الزجاجي، والاختراق من الشبكية العصبي الحسي وقزحية العين، نزيف في شبكية العين والمفارز في شبكية العين كبيرة ودائمة وذمة تحت الشبكية 3-9. يجب التلاعب التجريبية التغلب على هذه الآثار من أجل تقييم آثار التدخلات العلاجية 3،7،10،11. وتقدم هذه الدراسة وصفا تفصيليا والتحقق من صحة الخلفي طريقة الحقن transcleral أن يتجنب هذه المضاعفات، يقلل الصدمة ولديها نسبة نجاح عالية من استهداف الفرعيةالفضاء في شبكية العين.
حقن استهداف الفضاء تحت الشبكية في الفئران وغالبا ما تكون صعبة للغاية لأداء ومعظم المحققين تواجه ارتفاع وتيرة المحاولات الفاشلة التي يتم تسليم متجه إلى موقع غير صحيح أو هناك أضرار في شبكية العين كبير، على سبيل المثال في انفصال الشبكية كاملة 6. وعادة لا يتم إبلاغ عدد من العيون استبعادها من التحليل بسبب مضاعفات حقن في الدراسات الماوس، ولكن في واقع تجربتنا وفي مناقشة مع باحثين آخرين، وعدد من الحقن فشل يمكن أن تصل إلى 50٪ وتختلف تعتمد على الخبرة و قدرات المحقق الذي يقوم بتنفيذ الحقن. وعادة ما يتم تقييم نجاح الحقن بواسطة التصوير قاع المباشر و / أو البصرية تماسك التصوير المقطعي (أكتوبر) 7،9. طريقة يتقن بسهولة مع معدلات نجاح عالية للحقن تحت الشبكية في الفئران يمكن أن يسرع التجريب وخفض تكلفة الدراسات قبل السريرية من عطرatments لأمراض الشبكية التي هي من الأسباب الرئيسية للعمى في الولايات المتحدة.
الخلفي، transcleral تقنية الحقن تحت الشبكية الموصوفة هنا هي التكيف من البروتوكولات السريرية وقبل السريرية 9،12. التقييمات التشخيصية موسع أجريت في حقن الفئران تبين أضرار خفيفة ومحلية للغاية وتفتقر إضافية عدسة ضمانات أو إصابة شبكية العين وRPE. وعلاوة على ذلك، مع القليل من الممارسة نسبيا، يمكن للمجرب تحقيق هذه النتائج مع نسبة نجاح عالية (80-90٪ أو أفضل)، وبالتالي تقليل التكاليف المرتبطة بمثل هذه الدراسات. هذا الإجراء يمكن استخدامها لتقديم التدخلات العلاجية الخلوية، فيروسية، أو الدوائية إلى المستقبلات الضوئية و / أو RPE في الدراسات قبل السريرية وتقييم بسهولة التدخلات التجريبية.
Protocol
Representative Results
Discussion
الحقن تحت الشبكية هي الأسلوب المفضل لتسليم ناقلات فيروسية ووقف العلاج المستمدة من خلية لمعالجة خلايا مستقبلة للضوء وRPE في كل من البحوث الأساسية والعلاج السريري. في المرضى، وعادة ما يتم الحقن تحت الشبكية مع بضع الصلبة الأمامي في مسطح بارس، واستئصال الزجاجية الخلفية ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We gratefully acknowledge support by the Harold and Pauline Price Chair in Ophthalmology and the Jules Stein Eye Institute to MBG, the NEI Core grant (EY00331-43) to SN. Research was supported in part by a generous gift from the Sakaria family to SN and MGB, and from an unrestricted grant from the Research to Prevent Blindness to the Department of Ophthalmology. We thank Charlotte Yiyi Wang at Berkeley School of Optometry for obtaining initial OCT images of subretinal injections.
Materials
| Hamilton Model 62 RN SYR | Hamilton | 87942 | Syringe x 1 |
| Hamilton Needle 33G, 1.0", 20 DEG, point 3 (304 stainless steel) | Hamilton | 7803-05 | Needles x 6 |
| Vannas Curved Scissors | Ted Pella, INC. | 1347 | 5mm Blade |
| 22.5 Degree Microsurgery Knife | Wilson Ophthalmic Corp. | 91204 | |
| Ketaject | Phoenix | NDC 57319-609-02 | Ketamine |
| Anased | Lloyd Laboratories | NDC 61311-482-10 | Xylazine |
| Fluorescein 10% AK-Fluor | Akorn | NDC 17478-253-10 | 100mg/ml |
| 0.9% Saline USP | Hospira | NDC 0409-4888-50 | 0.9% NaCl |
| Antibiotic Ointment | Akorn | NDC 17478-235-35 | Ophthalmic |
| Water Circulating Pump | Gaymar | TP-500 T/Pump | P/N 07999-000 |
| sd-OCT | Bioptigen | R-Series | Commercial |
| Fundus Camera | Phoenix Research Laboratories | MICRON III | |
| Tweezers Type 3 | Ted Pella, INC. | 5385-3SU | |
| 2.5% Phenylephrine | Paragon BioTeck | NDC 42702-102-15 | Ophthalmic |
| IMARIS8 | Bitplane | Version 8.1.2 | |
| ImageJ | NIH | V1.8.0_77 | |
| Hypromellose 2.5% | Goniovisc | AX0401 | Methylcellulose |
| Eye Drops (Rinse) | Bausch & Lomb | Saline Solution | |
| Microscope | Zeiss | Stemi 2000 | Microscope |
| Light source | Fostec | P/N 20520 | Light source |
References
- Garoon, R. B., Stout, J. T. Update on ocular gene therapy and advances in treatment of inherited retinal diseases and exudative macular degeneration. Curr Opin Ophthalmol. 27 (3), 268-273 (2016).
- Pierce, E. A., Bennett, J. The Status of RPE65 Gene Therapy Trials: Safety and Efficacy. Cold Spring Harb Perspect Med. 5 (9), a017285 (2015).
- Tolmachova, T., et al. Functional expression of Rab escort protein 1 following AAV2-mediated gene delivery in the retina of choroideremia mice and human cells ex vivo. J Mol Med (Berl). 91 (7), 825-837 (2013).
- Nork, T. M., et al. Functional and anatomic consequences of subretinal dosing in the cynomolgus macaque. Arch Ophthalmol. 130 (1), 65-75 (2012).
- Ye, G. J., et al. Safety and Biodistribution Evaluation in Cynomolgus Macaques of rAAV2tYF-PR1.7-hCNGB3, a Recombinant AAV Vector for Treatment of Achromatopsia. Hum Gene Ther Clin Dev. , (2016).
- Qi, Y., et al. Trans-Corneal Subretinal Injection in Mice and Its Effect on the Function and Morphology of the Retina. PLoS One. 10 (8), e0136523 (2015).
- Engelhardt, M., et al. Functional and morphological analysis of the subretinal injection of retinal pigment epithelium cells. Vis Neurosci. 29 (2), 83-93 (2012).
- Lambert, N. G., et al. Subretinal AAV2.COMP-Ang1 suppresses choroidal neovascularization and vascular endothelial growth factor in a murine model of age-related macular degeneration. Exp Eye Res. 145, 248-257 (2016).
- Muhlfriedel, R., Michalakis, S., Garcia Garrido, M., Biel, M., Seeliger, M. W. Optimized technique for subretinal injections in mice. Methods Mol Biol. 935, 343-349 (2013).
- Nusinowitz, S., et al. Cortical visual function in the rd12 mouse model of Leber Congenital Amarousis (LCA) after gene replacement therapy to restore retinal function. Vision Res. 46 (22), 3926-3934 (2006).
- Huang, R., et al. Functional and morphological analysis of the subretinal injection of human retinal progenitor cells under Cyclosporin A treatment. Mol Vis. 20, 1271-1280 (2014).
- Maguire, A. M., et al. Safety and efficacy of gene transfer for Leber’s congenital amaurosis. N Engl J Med. 358 (21), 2240-2248 (2008).
- Ridder, W. . 3. r. d., Nusinowitz, S., Heckenlively, J. R. Causes of cataract development in anesthetized mice. Experimental Eye Research. 75 (3), 365-370 (2002).
- Ridder, W. H. 3. r. d., Nusinowitz, S. The visual evoked potential in the mouse–origins and response characteristics. Vision Res. 46 (6-7), 902-913 (2006).
- Matynia, A., et al. Intrinsically photosensitive retinal ganglion cells are the primary but not exclusive circuit for light aversion. Experimental Eye Research. 105, 60-69 (2012).
- Schindelin, J., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
- Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat Methods. 9 (7), 671-675 (2012).
