توصيل البراز المضاد للندرة في الجهاز العصبي المركزي للفئران
Summary
هنا ، ونحن وصف طريقه لتسليم المخدرات إلى الجهاز العصبي المركزي الفئران عن طريق زرع قسطرة في الفضاء داخل البراز القطني من العمود الفقري. ونحن نركز علي تسليم قله الكريات الأقليات انتيسنس ، علي الرغم من ان هذه الطريقة هي مناسبه لتسليم الطرائق العلاجية الأخرى ، وكذلك.
Abstract
حاجز الدم في الدماغ (BBB) هو دفاع مهم ضد مدخل العوامل التي يحتمل ان تكون سامه أو المسببة للامراض من الدم إلى الجهاز العصبي المركزي (CNS). ومع ذلك ، فان وجودها يقلل أيضا بشكل كبير من امكانيه الوصول إلى العوامل العلاجية الخاضعة للنظام الجهازي للجهاز العصبي الخاص. طريقه واحده للتغلب علي هذا ، هو حقن تلك العوامل مباشره في السائل النخاعي (الدماغي الشوكي) ، التالي تجاوز BBB. ويمكن القيام بذلك عن طريق غرس القسطرة اما للحقن المستمر باستخدام مضخة اوموتيك ، أو للتسليم بالبولي واحد. في هذه المقالة ، ونحن وصف بروتوكول العمليات الجراحية لتسليم الموجات العصبية التي تستهدف مضادات الأقليات (ASOs) عن طريق القسطرة زرعت مباشره في الفضاء المساواة متلازم من العمود الفقري الفئران الكبار. وكنتائج تمثيليه ، فاننا نظهر فعاليه حقنه واحده من البولي بالبراز (IT) من خلال نظام القسطرة هذا في إسقاط الجيش النيبالي الريبي المستهدف في مناطق مختلفه من الفئران CNS. الاجراء أمن وفعال ولا يتطلب معدات باهظه الثمن أو أدوات جراحيه. ويمكن تكييف التقنية الموصوفة هنا لتقديم الادويه في طرائق أخرى أيضا.
Introduction
وقد تطور نظام الاوعيه الدموية في الجهاز العصبي المركزي (CNS) كمنظم الحرجة من التوازن ، والسيطرة علي حركه المرور من الجزيئات ، وتوفير المواد الغذائية والتخلص من النفايات. هذا النظام هو أيضا خط الدفاع الأول من هجمات مسببات الامراض الخارجية ، وذلك بفضل التوزيع الكثيف لتقاطعات ضيقه علي طول جدران الخلايا البطانية. هذه التقاطعات الضيقة تشكل جانبا واحدا من حاجز الدم في الدماغ (BBB). في حين يسمح BBB نقل الجزيئات المطلوبة لتلبيه الاحتياجات الغذائية والطاقة (علي سبيل المثال ، الأيونات والجلوكوز) ، فانه يحد أيضا بشكل انتقائي مرور مسببات الامراض وكذلك المواد الكيميائية السامة1،2،3.
ومن المفارقات ان نفس وظيفة الحماية من BBB التي تحد من مرور مسببات الامراض والمواد الكيميائية السامة هي أيضا العقبة الرئيسية امام قدرتنا علي الوصول بسهوله إلى الجهاز العصبي العام مع العلاجات العلاجية بعد الاداره الجهازية للكائن2، 4,5. وقد حفز هذا الدور لتطوير مجموعه كبيره من التكنولوجيات والنهج الجديدة لتوزيع المخدرات6.
طريقه واحده للتغلب علي هذه العقبة هو حقن المخدرات مباشره في السائل النخاعي (السائل الدماغي الشوكي) التي perfuses باستمرار كل من الدماغ والحبل الشوكي7,8,9,10. في هذه المقالة ، ونحن وصف طريقه لتسليم العملاء بنجاح في الفضاء داخل البراز القطنية عن طريق وضع الطرف الداخلي للقثطار تماما في الفضاء المساواة متلازم من العمود الفقري الفئران. وقد سبق ان نشر السيد مازور وآخرون وصفا لهذا الاجراء في الأماكن الأخرى11.
والبروتوكول فعال جدا وينتج معدل نجاح أكبر من 90 في المائة من التسليم المضاد لقله الكريات الوحيدة المفعول (ASO) إلى النظام العصبي الوطني عند تقييمه بواسطة تحليل تفاعل البلمره الكمي (qPCR) للجينات المستهدفة بالضربة القاضية8. الاجراء يسبب الحد الأدنى من الانزعاج للحيوانات ، كما 100 ٪ من الفئران البقاء علي قيد الحياة الجراحة وتظهر الحد الأدنى من التورم حول الجرح الجراحي وعدم وجود علامات الاستغاثة (علي سبيل المثال ، فرط النشاط ، والجفاف ، وتحلق ، وفقدان التوازن ، وانخفاض كميه الطعام ، و الجفاف) خلال فتره ما بعد العملية المراقبة. ميزه أخرى من الطريقة الموصوفة هنا هو انه لا يتطلب معدات باهظه الثمن ، ولا اي أدوات خاصه.
Protocol
Representative Results
Discussion
وتبين هذه المادة طريقه قويه لتسليم العوامل العلاجية مباشره إلى الفئران العصبية. من الناحية النظرية ، يمكن أيضا ان يتم تنفيذ تقنيه مماثله في الفئران ، علي الرغم من انه نظرا لصغر حجمها ، فان الطريقة يمكن ان تكون أكثر تحديا. ولذلك ، تقوم مجموعتنا باجراء حقن البطين البطيني (ICV) في الفئران لتسلي?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونود ان نشكر Ionis الصيدلة لتوريد ASOs الموصوفة في المقالة.
Materials
| 3M Steri-Drape Small Drape with Adhesive Aperture | 3M | 1020 | ||
| 70% ethanol | Decon Laboratories, Inc | 8416-160Z | ||
| Alcohol swab sticks | Dynarex | NO 1204 | ||
| BD General Use Syringes 1 mL Luer-Lok tip | BD | 1ml TB Luer-Lok tip | BD 302830 | |
| BD Intramedic PE Tubing | BD | Polyethylene tubing PE50 Diameter 0.023 in | BD 427400 (10ft, Fischer Scientific 22-204008) or 427401 (100ft, Fischer Scientific 14-170-12P) | |
| BD Intramedic PE Tubing | BD | Polyethylene tubing PE10 Diameter 0.011 in | BD 427410 (10ft, Fischer Scientific 14-170-11B) or 4274011 (100ft, Fischer Scientific 14-170-12B) | |
| BD Intramedic PE Tubing Adapters | BD | 23 gauge intramedic luer stub adaper | BD 427565 or Fisher Scientific 14-826-19E | 120V 1.2A |
| BD PrecisionGlide Single-use Needles 30G | BD | BD 305128 | ||
| Buprenorphine Sustained Release-lab | ZooPharm | Prescription required | ||
| Ethylene oxide sterilizer | Andersen Sterilizer INC. | AN 74i, gas sterilizer | AN 74i | |
| Guide cannula | BD | 19G x 1 WT (1.1 mm x 25mm) needle | BD 305186 | |
| Hamilton syringe 100ul | Hamilton company | Hamilton syringe 100ul | ||
| Hot bead Sterilizer | Fine Science Tools | STERILIZER MODELNO FST 250 | ||
| Ophthalmic ointment | Dechra veterranery product | 17033-211-38 | ||
| Pocket Pro Pet Trimmer | Braintree Scientific | CLP-9931 B | ||
| Povidone scrub | PDI | S48050 | ||
| Saline | Baxter | Sodium Chloride 0.9% Intravenous Infusion BP 50ml | FE1306G | |
| Scalpel | Feather | disposable scalpel | No. 10 | |
| Small animal heating pad | K&H Manufacturing | Model # 1060 | ||
| Stylet Wire | McMaster-Carr | 1749T14 | LH-36233780 | |
| Surgery Towel drape | Dynarex | 4410 | ||
| Surgical scissors and forceps | FST and Fisher Scientific | |||
| Sutures | Ethicon | 4-0 or 5-0 | ||
| Tool to make the Guide cannular | Grainger | Rotary tool (Dremel) | 14H446 (Mfr: EZ456) | 1.5” diameter, Pk5 |
| EZ lock cut off Wheel | 1PKX5 (Mfr: 3000-1/24) | 1.5”, Pk2 | ||
| Grinding Wheel, Aluminum Oxide | 38EY44 (Mfr: EZ541GR) | |||
| EZ lock Mandrel | 1PKX8 (Mfr: EZ402-01) | 1.5” diameter | ||
| Diamond wheel floor Tile | 3DRN4 (Mfr: EZ545) | |||
| Alternative source for pre-made and sterilized materials for this procedure | ||||
| Dosing catheter system | SAI Infusion Systems | RIDC-01 | ||
| Guide cannula | SAI Infusion Systems | RIDC-GCA | ||
| Internal Catheters | SAI Infusion Systems | RIDC-INC | ||
| Stylet Wire | SAI Infusion Systems | RIDC-STY |
References
- Abbott, N. J. Dynamics of CNS barriers: evolution, differentiation, and modulation. Cellular and Molecular Neurobiology. 25 (1), 5-23 (2005).
- Greene, C., Campbell, M. Tight junction modulation of the blood brain barrier: CNS delivery of small molecules. Tissue Barriers. 4 (1), e1138017 (2016).
- Daneman, R., Engelhardt, B. Brain barriers in health and disease. Neurobiology of Disease. 107, 1-3 (2017).
- Ballabh, P., Braun, A., Nedergaard, M. The blood-brain barrier: an overview: structure, regulation, and clinical implications. Neurobiology of Disease. 16 (1), 1-13 (2004).
- Cardoso, F. L., Brites, D., Brito, M. A. Looking at the blood-brain barrier: molecular anatomy and possible investigation approaches. Brain Research Reviews. 64 (2), 328-363 (2010).
- Larsen, J. M., Martin, D. R., Byrne, M. E. Recent advances in delivery through the blood-brain barrier. Current Topics in Medicinal Chemistry. 14 (9), 1148-1160 (2014).
- Brinker, T., Stopa, E., Morrison, J., Klinge, P. A new look at cerebrospinal fluid circulation. Fluids Barriers CNS. 11, 10 (2014).
- Standifer, K. M., Chien, C. C., Wahlestedt, C., Brown, G. P., Pasternak, G. W. Selective loss of delta opioid analgesia and binding by antisense oligodeoxynucleotides to a delta opioid receptor. Neuron. 12 (4), 805-810 (1994).
- Wahlestedt, C., et al. Antisense oligodeoxynucleotides to NMDA-R1 receptor channel protect cortical neurons from excitotoxicity and reduce focal ischaemic infarctions. Nature. 363 (6426), 260-263 (1993).
- Wahlestedt, C., Pich, E. M., Koob, G. F., Yee, F., Heilig, M. Modulation of anxiety and neuropeptide Y-Y1 receptors by antisense oligodeoxynucleotides. Science. 259 (5094), 528-531 (1993).
- Mazur, C., et al. Development of a simple, rapid, and robust intrathecal catheterization method in the rat. Journal of Neuroscience Methods. 280, 36-46 (2017).
- Wolf, D. A., et al. Dynamic dual-isotope molecular imaging elucidates principles for optimizing intrathecal drug delivery. Journal of Clinical Investigation Insight. 1 (2), e85311 (2016).
- Becker, L. A., et al. Therapeutic reduction of ataxin-2 extends lifespan and reduces pathology in TDP-43 mice. Nature. 544 (7650), 367-371 (2017).
- Zhang, X., Hamblin, M. H., Yin, K. J. The long noncoding RNA Malat1: Its physiological and pathophysiological functions. RNA Biology. 14 (12), 1705-1714 (2017).
- Crooke, S. T., Witztum, J. L., Bennett, C. F., Baker, B. F. RNA-Targeted Therapeutics. Cell Metabolism. 27 (4), 714-739 (2018).
- DeVos, S. L., Miller, T. M. Direct intraventricular delivery of drugs to the rodent central nervous system. Journal of Visualized Experiments. (75), e50326 (2013).
- McCampbell, A., et al. Antisense oligonucleotides extend survival and reverse decrement in muscle response in ALS models. Journal of Clinical Investigation. 128 (8), 3558-3567 (2018).
- Schoch, K. M., Miller, T. M. Antisense Oligonucleotides: Translation from Mouse Models to Human Neurodegenerative Diseases. Neuron. 94 (6), 1056-1070 (2017).
- Lane, R. M., et al. Translating Antisense Technology into a Treatment for Huntington’s Disease. Methods in Molecular Biology. 1780, 497-523 (2018).
- Wurster, C. D., Ludolph, A. C. Antisense oligonucleotides in neurological disorders. Therapeutic Advances in Neurological Disorders. 11, (2018).
- Haché, M., et al. Intrathecal Injections in Children With Spinal Muscular Atrophy: Nusinersen Clinical Trial Experience. Journal of Child Neurology. 31 (7), 899-906 (2016).
- Goodkey, K., Aslesh, T., Maruyama, R., Yokota, T. Nusinersen in the Treatment of Spinal Muscular Atrophy. Methods in Molecular Biology. 1828, 69-76 (2018).
- Wurster, C. D., Ludolph, A. C. Nusinersen for spinal muscular atrophy. Therapeutic Advances in Neurological Disorders. 11, (2018).
