本文提供了为产后、幼年和发育不良成年小鼠进行总体积高达 150 μL 的球后窦注射的方案和随附的视频。当尾静脉注射不可行时,该程序特别适合于小小鼠 (15 g) 的注射。
虽然尾静脉注射经常用作成年小鼠的全身给药途径,但球后注射是全身给药的替代方法,限制较少。首先,尾静脉注射 (TVI) 仅限于成年小鼠,其中尾静脉的大小适合进入。在处理无法存活到成年的小鼠模型时,仅限于治疗成年小鼠可能会有问题。其次,TVI 对于具有生长迟缓表型的小鼠模型是不可行的,其中小鼠永远不会达到成年野生型小鼠的大小。因此,球后注射可以成功地用于治疗年轻和小型成年小鼠。最后,球后注射在麻醉下进行,与通常在没有麻醉的情况下进行的 TVI 相比,这对小鼠的压力更小。本文介绍了球后注射的方案和详细说明,可用于向小型和年轻小鼠进行全身给药。
遗传病的小鼠模型通常用于证明小分子、遗传和细胞疗法的疗效1。在小鼠中,将全身递送复制到人类的最广泛使用的方法是尾静脉注射 (TVI),通常在大约 6-8 周龄的成年小鼠中进行,以确保静脉足够大以便进入。TVI 已成功用于遗传疾病(如血友病)的许多临床前原理验证研究,这些研究为基因治疗的人体临床试验提供了支持2。然而,许多遗传病的小鼠模型具有生长和/或早期致死表型,这使它们无法达到成年小鼠的年龄或大小(图 1)。通过 TVI 治疗此类小鼠可能非常困难,如果不是不可能的话,具体取决于致死年龄和/或动物可以达到的最大大小。
相比之下,通过球后(经常和错误地称为眶后)窦注射治疗剂的全身递送可以在小鼠中完成,无论年龄或大小如何3。腺相关病毒 (AAV) 的球后注射已成功用于遗传病的年轻生长迟缓小鼠模型,例如甲基丙二酸血症 (MMA) 和尼曼-匹克 C 型病 4,5,6,7,8。(该程序也可用于注射新生儿 3,4,9,10;但是,该技术未在本方案或随附的视频中详细说明。即使是像阿霉素这样的剧毒物质也可以通过球后注射安全地输送11,12。与 TVI 不同,小鼠在球后窦注射期间被麻醉,这使得该过程对小鼠的压力更小,对不必物理约束小鼠的操作者来说更容易13,14。另一个问题是 TVI 经常使用加热灯来扩张尾静脉,这可能会导致年轻小鼠脱水,并且在更可疑于热相关应激的遗传疾病小鼠模型中可能会出现问题。使用 TVI 时可能出现的另一个问题是,在高度色素沉着的小鼠身上,尾静脉的可视化可能特别具有挑战性。然而,与 TVI 一样,球后窦注射导致广泛的全身生物分布15,16。
虽然球后注射是递送小分子、蛋白质和基因组疗法的可靠方法,但必须使用染料练习该技术,以确保实现可靠和可复制的全身递送。在实验中使用这种递送途径之前,强烈建议使用染料在小鼠中进行球后注射。可以在小鼠组织中目视检查染料,以确保一致的全身递送。
在我们对球后注射技术的演示中,异氟醚气体在手术前用于麻醉小鼠。手术前可以使用其他形式的麻醉,但重要的是要确保小鼠在注射完成之前不会从镇静中恢复。幸运的是,实际注射通常不到一分钟,而且鼠标需要完全麻醉的时间很短。小鼠在注射过程中应完全镇静,如果小鼠在注射前变得清醒,则应重新给予麻醉。由于使用麻醉存在风险,因此应尽量减少小鼠镇静的持续时间。我们使用异氟醚镇静患有甲基丙二酸血症和丙酸血症的小病小鼠没有遇到问题。然而,一些小鼠模型可能对镇静和某些麻醉更敏感。在尝试在研究中使用镇静剂之前,应考虑这个潜在问题。最后,与不常用镇静剂的 TVI 相比,镇静剂与球后注射相结合大大减少了小鼠在注射过程中表现出的明显痛苦。
我们没有观察到任何与注射后相关的问题,尽管感染是任何注射的潜在风险。为了减少感染的机会,使用无菌的一次性注射器和无菌 PBS 来稀释纯化的 AAV。我们动物设施中的所有小鼠每天都会检查是否有潜在健康问题的迹象,并在必要时接受兽医护理以解决任何健康问题。
球后窦注射的替代方法和更广泛使用的幼年和成年小鼠全身分娩方法是 TVI。TVI 和球后窦注射在小分子和抗体的情况下导致相似的生物分布,通过推断,病毒载体预期相同15,16。然而,在文献中找不到比较 TVI 和球后窦注射全身递送基因治疗载体的例子。在我们看来,球后窦注射在生长表型降低和/或早期致死性降低的小鼠中更容易进行。
TVI 通常被认为更类似于人类的全身分娩,尽管人类 有 球后窦但没有 尾巴。一方面,球后窦注射与人类全身分娩类似,因为注射剂进入上静脉系统,就像注射剂通过外周插入的中心导管 (PICC Line) 或放置在手臂上的静脉导管输送给人类一样。相反,注射剂在尾静脉注射后进入小鼠的下静脉系统。不幸的是,这些方法中的任何一种都不能完全复制用于人类全身递送的方法,但两者都是小鼠全身递送的有效方法。
The authors have nothing to disclose.
我们感谢 NHGRI 小鼠设施工作人员、NCI 分子病理学实验室,尤其是 Andrew Warner 的帮助。RJC 通过 1ZIAHG200318-16 得到了 NHGRI 校内研究计划的支持,这项工作部分由国家促进转化科学中心 (NCATS) 资助。 图 2C 是使用 BioRender 创建的。
AAV8-CAG-eGFP | Univ. Penn. Vector Core | Special order | alternative sources of AAV reporters and alternative AAV reporters are available |
Barrier (Filter) Tips, 20 μL size | ThermoFisher | AM12645 | for diluting AAV to disire injection volume and concentration |
Barrier (Filter) Tips, 100 μL size (sterile) | ThermoFisher | AM12648 | for diluting AAV to disire injection volume and concentration |
Dual Prodedure Circuit | VetEquip | 921400 | alternative anesthesia method can be used |
Gilsen PIPETTEMAN Classic P20 pipette | Gilson | F123600 | for diluting AAV to disire injection volume and concentration |
Gilsen PIPETTEMAN Classic P100 pipette | Gilson | F123615 | for diluting AAV to disire injection volume and concentration |
Hand warmers (HOTHANDS) | ULINE | S-1497B | to keep mouse warm while anesthesized |
Insulin syringes, 31 G, 8 mm length, 3/10 mL capacity | Becton Dickson | 328438 | used in video; one syringe per injection |
Isoflurane (Fluriso) | VETONE | 502017 | alternative anesthesia can be used |
Medline Protection Plus Disposable Underpads | ThermoFisher | 23-666-062 | to place mouse on durring injection |
Oak Ridge Phlebotomy Sharps Container With Transparent Lid | ThermoFisher | 22-730-434 | for needle disposal |
Phosphate buffered saline PBS, pH 7.4 | Gibco | 10010023 | To dilute AAV to desired concencentration and volume |
Snap Cap Low Retention Microcentrifuge Tubes (sterile) | ThermoFisher | 3451 | for diluting AAV to disire injection volume and conentration |
Sterile gauze sponge 4"x"4 | Covidien | 3033 | |
Table-Top laboratory animal anesthesia system (LAAS) | VetEquip | 901806 | alternative anesthesia method can be used |
Trecaine Hydrochloride Ophthalmic (0.5%) | Ocenanside Pharmaceuticals | AK102D5DS | local anesthetic |
Tuberculin syringe with a 27.0 G (or smaller) | Any | N/A | alternative to insulin syringe used in video |
VetEquip’s User Guide and Operating Manual for table top and mobile Laboratory Animal Anesthesia System. | VetEquip | chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.vetequip.com/pdfs/LAAS%20Manual.pdf | link to users guide and manual |
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