Retina epitélio pigmentar (RPE) estratégias de substituição e terapia baseada em gene são considerados para várias condições degenerativas da retina. Para a tradução clínica, o olho dos modelos animais de grande porte são obrigados a estudar técnicas cirúrgicas aplicáveis em pacientes. Aqui nós apresentamos um modelo de coelho para a cirurgia sub-retiniana voltada para o transplante de EPR, que é versátil e eficiente.
Degeneração macular relacionada com a idade (AMD), retinite pigmentosa, e outras doenças relacionadas com RPE são as causas mais comuns para a perda irreversível de visão em adultos em países industrialmente desenvolvidos. transplante de EPR parece ser uma terapia promissora, uma vez que podem substituir EPR disfuncional, restaurar a sua função, e desse modo a visão.
Descrevemos aqui um método de transplante de uma monocamada RPE cultivadas sobre um andaime para o espaço sub-retiniano (SRS) de coelhos. Depois de xenotransplantes de vitrectomia foram entregues para o SRS usando um atirador feito à medida que consiste em um bico metálico de calibre 20 com um êmbolo revestido de politetrafluoretileno (PTFE). A técnica atual evoluiu em mais de 150 cirurgias de coelho ao longo de 6 anos. Pós-operatório de seguimento pode ser obtido usando não-invasivo e repetitivo imagiologia in vivo, tais como domínio espectral tomografia de coerência óptica (SD-OCT) seguido por histologia fixa-perfusão.
ºE Método tem passos bem definidos para facilitar a aprendizagem e elevada taxa de sucesso. Coelhos são considerados um grande modelo animal olho útil em estudos pré-clínicos para a tradução clínica. Neste contexto os coelhos são uma alternativa de custo eficiente e talvez conveniente para outros modelos de olho animais de grande porte.
degeneração macular relacionada à idade (DMRI) é a causa mais comum de deficiência visual em adultos com 50 anos ou mais velhos nos países desenvolvidos industrialmente, uma vez que provoca perda da visão central. Cerca de 15% destes doentes sofrem da forma "húmida" da doença, em que a neovascularização origina a partir da coróide e impede a função da retina 1. Esta variante pode ser tratada por uma terapia altamente eficaz com injecções intra-vítreas repetido de drogas anti-angiogénicos 2. No entanto, a grande maioria dos pacientes (~ 85%) sofrem da forma seca, que é caracterizada por depósitos extracelulares (por exemplo, drusas) sob o epitélio pigmentado da retina (RPE). Estes depósitos causar disfunção RPE levando à atrofia da retina na mácula. Dada a falta de opções terapêuticas curativas, AMD evoluiu para um campo de pesquisa intensiva em desenvolvimento, onde muitas abordagens terapêuticas curativas diferentes estão sendo testados. substituição RPE cirúrgica éum atraente possibilidade futura para derrotar esta doença debilitante 3.
Transplante autólogo EPR sub-retiniano substitui EPR disfuncional ou perdido na mácula, e tem o potencial para restaurar a sua função fisiológica 4-9. Esta técnica cirúrgica teve um avanço com o desenvolvimento de protocolos de diferenciação do EPR a partir de células estaminais embrionárias humanas (células estaminais embrionárias humanas) e células estaminais pluripotentes induzidas (IPSC), dando o cientista uma fonte ilimitada de células EPR para transplante 10. transplante de RPE é agora reconhecida como uma aplicação atraente first-in-humana para a terapêutica derivadas de células-tronco. O olho oferece excelente acesso cirúrgico e sofisticada em ferramentas de monitoramento vivo 11-13.
Transplantar o RPE, uma maneira é com uma entrega minimamente invasiva utilizando uma suspensão de células, em alternativa, para melhor preservar as características do EPR e função do transplante, arti fi cial substr transportadoraates (andaimes) para a substituição RPE estão sendo consideradas 4,14,15. Modelos animais de grande porte são necessários para a validação pré-clínica, mas informações técnicas detalhadas sobre manipulação de animais e técnica cirúrgica está faltando a data de 16-23.
Nós e outros 11,24 apesar de algumas provas em contrário 25, sugerem a utilização de um substrato de suporte rígida ainda elástica, uma vez que proporciona uma manipulação mais segura, preserva a integridade da monocamada e funcionalidade. Ao longo do tempo nós testamos vários instrumentos de design personalizado e técnicas auxiliares para a implantação de células-transportadora transplantes RPE suportados no espaço sub-retiniano (SRS). Nós utilizamos gravações de vídeo intra-operatórias, in vivo oftalmoscopia de varredura a laser combinada com espectral de tomografia de coerência óptica (SLO / SD-OCT), e histologia para avaliar o sucesso de implantação 14,26,27. Aqui nós fornecemos a nossa recomendação atual de implantes sub-retinianos RPE em coelhos,que foram testados em 5 linhagens de coelhos diferentes, 7 materiais de suporte de células e fontes de células RPE 4 em mais de 150 procedimentos.
Usando um modelo de coelho, um método seguro e reprodutível é apresentada para entrega transvitreal de RPE cultivadas em operadoras de telefonia móvel para o espaço sub-retiniano com um instrumento atirador de design personalizado. O método descrito oferece uma técnica cirúrgica a curto / otimizado para a aprendizagem fácil, uma vez que envolve técnicas padrão em vitrectomia com manobras de sub-retinianas. Resultado é grandemente facilitada por uma interface vitreorretiniana limpo, e infusão intra-ocular que evita a turbulência do fluido ao longo do local de implantação, induzindo o descolamento da retina bolha (BRD) a baixa pressão intra-ocular, impedindo retina e danos esclerótica através secura, e o posicionamento apropriado do coelho.
Nós cautela no entanto, como várias complicações intra-operatório pode ocorrer a qualquer momento, o que dificulta o sucesso da implantação, por exemplo intra hemorragias oculares, anestesia desvanecimento fora durante os passos vitais, tais como o implante, o colapso da BRD devido à manipulação do instrumento ou hipotonia ocular, rmorte abbit devido a doses excessivas de anestesia, pressão arterial baixa durante a operação de longo causando lesão cerebral isquêmica, ou hipertermia. No entanto, essas complicações diminuem com o tempo à medida que são rapidamente abordados e resolvidos através do aumento da experiência da equipe cirúrgica.
Algumas complicações poderia ser reduzida seguindo algumas simples, mas cruciais etapas. Lubrificante deve ser adicionado a cada 5-10 minutos para evitar a córnea, danos de esclerótica e conjuntival durante a operação, e para manter uma clara meios intra-oculares, como seco / esclera enegrecida pode ser uma causa de deiscência da ferida, o que por sua vez leva a hipotonia ocular e / ou vazamento intra-operatória de esclerotomias. Heparina deve ser adicionado para evitar a formação de uma película de fibrina que torna o implante sub-retiniana particularmente desafiante e, simultaneamente, a adição de epinefrina para reduzir o sangramento sob heparina 16. vezes demasiado longo heparina / epinefrina de exposição (> 1 hora) deve ser evitado para impedir Ede córneama por descompensação endotelial 33, crise hipertensiva ou morte intra-operatório. de remoção do vítreo meticulosa deve ser realizada pelo instrumento (de entrada) do porto para evitar a retina e / ou destacamentos coróide. instrumentos intraoculares deve ser apontado para pólo posterior para evitar contato lente (provoca a formação de catarata iatrogênica) ou (local de entrada) danos na retina. Uma porta lateral cânula de infusão intra-ocular deve ser utilizado, uma vez que atenua a corrente de ar ao redor da área do implante, impedindo assim o rasgamento descontrolado de retinotomia, e colapso da BRD. indução da RFA na linha média (eixo vertical do nervo óptico) ou perto de fibras ópticas medulares devem ser evitados para evitar extensas descolamentos de retina iatrogênica. Finalmente, mas não menos BRD deve ser induzida a baixa pressão intra-ocular, para evitar a injecção sub-retiniana utilizando BSS caudais excessivas que podem conduzir a um dano da retina (por exemplo., Por estiramento).
Muitas variáveis de estudo, tais como Carrie celularvariantes r, fetal, adulto ou caule fontes de células epiteliais pigmentares derivadas de células, opções de imunossupressores, etc., podem ser exploradas 14,26,27,34. Mais melhorias, tais como métodos de cultura RPE isentos de soro, caracterização de xenoRPE no espaço sub-retiniano, remoção da camada de RPE de acolhimento 14 ou estratégias para a fixação do implante são de trabalho atual em andamento.
Até à data, as técnicas descritas têm sido utilizados em 5 linhagens de coelhos diferentes, incluindo bastardo chinchila, Chinchilla bastardo / híbridos KBL, Nova Zelândia Branco / Cruz Vermelha, New Zealand White (albino) e holandês cinto. Ambos os coelhos masculinos e femininos foram operados, com coelhos pelo menos 1,5 kg ou 2 meses de idade (dependendo da espécie). A maioria das cirurgias estavam em coelhos pigmentados (bastardos chinchila ou híbridos bastardos chinchila), com pesos entre 2,5-3 kg.
Todas as cepas de coelho que tivemos a oportunidade de trabalhar com parecem ter algumas peculiaridades. Dada a exclusdisponibilidade ive de coelhos pigmentados da estirpe chinchila bastardo na Alemanha em 2009-13, reunimos mais experiência com estes animais. Infelizmente, já não está disponível, uma vez que reprodução foi interrompido, mas compara-se muito bem a New Zealand White / Cruz Vermelha, excepto para a esclerótica mais espessa e mais vantajosa volumes olho maior no último. Chinchilla híbridos bastardos têm formação de fibrina intra-operatória significativa e requer o uso de heparina / epinefrina, conforme descrito acima para garantir manobras sub-retinianas sucesso. Este protocolo também foi realizado em coelhos albinos não pigmentados (New Zealand White), criação contudo especialmente BRD e implantação sub-retiniana é mais desafiador dado reduzida apreciação contraste. A viabilidade de induzir um descolamento do vítreo posterior não parecia coelho estirpe dependente em nossas mãos.
entrega sub-retiniana Transvitreal é provável que a futura estratégia cirúrgica de escolha dado que é o mais comm na rota hoje clinicamente para acessar a retina. Como resultado, muitos outros grupos apresentaram tais técnicas de RPE cultivadas em transportadora apoia em 11,15,23,35 trabalho animal. Aramant et al. 36, de um instrumento, que coloca em vez empurra o implante macio encapsulado-hidrogel para o seu local de destino sub-retiniano. O design do Thumann et al. Utiliza uma espátula oca, que libera o enxerto suportado-carrier, flutuando-lo por meio de injeção de fluido 19. Ambas as estratégias anteriores exigir a inserção sub-retiniana do instrumento, o que na nossa opinião é mais propenso a complicações, quando comparado a um instrumento epiretinally appositioned. Montezuma et al. 22 descreveram um instrumento de inserção sub-retiniana para o fornecimento de implantes de chips sub-retinianas em suínos, mas nenhum trabalho adicional é publicada desde o melhor de nosso conhecimento. Temos sido capaz de estender a técnica descrita com alguma modificação ao porco.
jove_content "> nossos transportadores celulares preferenciais são 10 micron tereftalato de poliéster com uma espessura (PET) membranas. A partir de uma perspectiva cirúrgica, este material tem os parâmetros de rigidez e elasticidade favoráveis, para além da sua ampla versatilidade durante as experiências de cultura de células. Encontrámos experiências semelhantes com tetrafluoroetileno expandido (ePTFE) ou de nanofibras 37 electrospun membranas a partir de PET, poli-láctico / ácido capronolactic (PLCL) ou poli -. láctico-co-glicólico (PLGA), bem como nanofibras compósito (PLGA ou PET) e ultrafinos PET 26 Quando membranas de PET são usados com o nosso instrumento atirador metálico, eles têm uma tendência ocasional para expor carga eletrostática, que desafia a sua expulsão do atirador 27. membranas de poliimida ultrafinos poderia em nossas mãos não ser implantado no espaço sub-retiniano com o protocolo descrito acima ( manuscrito em preparação).Marmor et ai. ter estudado sistematicamente reso espontânearption de fluido sub-retiniano na iatrogênica descolamentos de retina localizadas 38-41. Mesmo após a manipulação no espaço sub-retiniano estes foram encontrados para ser reabsorvido pelo dia pós-operatório 4 em cirurgias sem intercorrências. retinopexia laser não é realizada para proteger as bordas do retinotomia. Embora contra-intuitivo quando comparado com a cirurgia humana, tamponamento de ar / gás não é necessária. A menos que a remoção meticulosa do vítreo periférico pode ser conseguida, particularmente no quadrante superior, este pode, de facto, resultar em lágrimas da retina gigantes originários a partir do local de retinotomia. só é recomendada a realização de troca de ar fluida com posterior tamponamento gás SF6 20% para salvar descolamentos de retina iatrogênica intra-operatórias ou no caso uma posição do implante particular, precisa ser protegido.
Embora a ablação induzida mecanicamente da retina neural pode causar RPE e fotorreceptores danos em coelhos 42,43, sua extensão varia muito (mesmo com BSS regular) dependente de fatores tais como o tipo de IOP, seringa usada, o volume de injeção com retinal induzida, assim, alongamento, etc. Também testamos o frequentemente recomendada Ca / Mg-livre BSS facilitado descolamento 42-44, mas descobriu que ele faz com que a opacificação da lente intra-operatória (em particular com temperatura elevada), e significativamente atrasa ou até mesmo prejudica retinal re-attachment 27. injeção sub-retiniana lenta de 20 – volume de 30 ul de BSS regular com uma seringa de 100 ul é recomendado; movimentos agulha de injeção deve ser mínima para que os selos retinotomia em torno dele e evitar danos a membrana de Bruch. Alguns dos danos iatrogênica pode ser resolvida por RPE cicatrização de feridas, e para a preservação relativa observada da espessura ONL após o reatamento, sugere que o complexo / fotorreceptor RPE pode tolerar esta deficiência, como também descrito por outros 45.
terapias à base de células ou próteses de retina requer anima pré-clínicol testes antes da aprovação regulamentar e iniciar estudos de segurança humanos. O antigo pode variar de país para país. O modelo de coelho descrito aqui pode servir como uma plataforma de custo-eficiente e menos desafiador para estabelecer ou mesmo a realização de todos os requisitos das autoridades regulatórias. Além disso, pode posteriormente servir para o treinamento de cirurgiões em eventuais ensaios clínicos multicêntricos ou outras melhorias da técnica ao longo do caminho.
The authors have nothing to disclose.
Apoiada por doações Rüdiger Fundação em 2008 e 2010 (BVS), BONFOR / Gerok Scholarship O-137,0015 (BVS), BONFOR / Gerok Scholarship O-137,0019 (FT), Deutsche Forschungsgemeinschaft / DFG (BVS) STA 1135 / 2-1, Chinês scholarship Council No. 2008627116 (ZL) e um donativo incondicional por Geuder AG, Heidelberg (Fig. 2). Os membros do laboratório de H. Skottman, Universidade de Tampere na Finlândia são Agradecemos por fornecer hES RPE mostrado na Figura 2 derivados.
s30 ultrasonic cleaning unit | Elmasonic | 100 4631 | 2.75L |
DE-23 autoclave | Systec | C 2209 | 23L |
Syringe | BD | 300013 300995 301285 300294 300330 |
1ml x3 2ml x3 5ml x1 10ml x1 20ml x1 |
Needle | BD | 305196 305136 |
18G x 1 27G x5 |
Scalpel | Feather | 2975#20 | blade#20 x3 |
Surgical drape | HARTMANN LOHMANN & RAUSCHER |
277 502 25 440 |
60×40 cm x2 12×17 cm |
Ocular sticks | LOHMANN & RAUSCHER | 16 516 | 66×5 mm |
Twister gauze sponges | HARTMANN | 481 274 | x2 |
Closure strips | HARTMANN | 540 686 | x4 |
Opmi Visu CS Microscope | Zeiss | N/a | incl. fundus imaging system BIOM II |
Chandelier endoillumination | Geuder | G-S03503 + G-S03504 |
25G incl. trocar |
Light machine | Geuder | G-26033 | Xenotron III |
Vitrectomy machine | Geuder | G-60000 | MegaTRON S4 S4/ HPS |
Vitrector | Geuder | G-46301 | MACH2 vitreous cutter 23G |
Venturi cassette | Geuder | G-60700 | |
Sideport-infusion cannula | Geuder | custom | 1x23G |
3-0 silk suture | ETHICON | V546G | x1 |
Caliper | Geuder | G-19135 | x2 |
Vannas scissors | Geuder | G-19777 | x1 |
Sclerotomie blade | Ziemer | 21-2301 | 1x23G 1x20G |
7-0 silk suture | ETHICON | EH6162H | x1 |
Needle holder | Geuder | G-32320 | x2 |
Iris forceps | Geuder | G-18910 | x1 |
Colibri forceps | Geuder | G-18950 | x1 |
Extendible subretinal injection needle | DORC | 1270.EXT | 41G |
VR scissor | Geuder | G-36542 | 25G |
Grieshaber forceps holder | Alcon | 712.00.41 | 23G |
Curved scissor forceps tips | Alcon | 723.52 | 23G |
Implant loading station | Dow Corning | 3097358-1004 | SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit |
blunt oval implant trephine | Geuder | custom-made | 2.4 x 1.1 mm |
Shooter dummy | Geuder | G-32227 | x1 |
Shooter | Geuder | G-S03443 | x1 |
Flute needle | DORC | 1281.SD | 20G (Vacuum) |
Manual microliter syringe | Hamilton | 24535 | 100µl |
Tissue culture plates | Greiner bio-one | 664160 | 100 x 20 mm |
Spectralis Multi-Modality Imaging System |
Heidelberg Engineering |
N/a | Spectralis HRA + OCT |
Drugs and solutions | |||
Name | Company | Active agent | Comments |
Mucadont-IS | Merz Hygiene | virucidal instrument disinfectant | 2L |
Mucocit T | Merz Hygiene | Aldehyde-free instrument disinfectant | 2L |
Ketamin 10% | WDT | Ketamine | 10ml (100mg/ml) |
Domitor | Orion Pharma | Medetomidine hydrochloride | 10ml (1mg/ml) |
Antisedan | Orion Pharma | Atipamezole hydrochloride | 10ml (5mg/ml) |
Neosynephrin POS 10% | URSAPHARM | Phenylephrine HCl | 10ml |
Mydriacyl | Alcon | Tropicamid | 10ml (5mg/ml) |
Methocel 2% | Omni Vision | hydroxypropyl methylcellulose | 10g |
PURI CLEAR | ZEISS | Balance salt solution (BSS) | 500ml |
Glucose 5% | B.Braun | Glucose 5% solution | 100ml |
Heparin-Natrium-25 000 | Ratiopharm | Heparin | 5ml (2500 unit/ml) |
Suprarenin | SANOFI | Epinephrine | 1ml (1mg/ml) |
Triamcinolone | University of Bonn pharmacy | preservative-free Triamcinolone | 1ml (40mg/ml) |
Isoptomax eye ointment | Alcon | dexamethasone 1 mg/g neomycin sulfate 3,500 IU/g polymyxin B sulfate 6,000 IU/g |
10ml |
Betaisodona | Mundipharma | Povidon-Iod | 30ml (1g/10ml) |
Optive | ALLERGAN | sodium carboxymethylcellulose glycerol | 10ml |