Yetişkin Farelerde Subpial Adeno-ilişkili Virüs 9 (AAV9) Vektör Teslimatı
Özet
Bu çalışmanın amacı yetişkin farelerde yeni bir subpial gen dağıtım tekniği kullanarak spinal adeno-ilişkili virüs 9 (AAV9) aracılı gen dağıtımının potensi ve güvenliğini geliştirmek ve doğrulamaktı.
Abstract
Yetişkin sıçanlarda ve domuzlarda subpeal bir adeno-ilişkili virüs 9 (AAV9) vektör nakli tekniğinin başarıyla geliştirilmesi daha önce bildirilmiştir. AAV9 sunumu için sub-polial polietilen kateteri (PE-10 veya PE-5) kullanarak subpial enjekte edilmiş spinal segmentlerdeki spinal parankima boyunca (beyaz ve gri madde) güçlü transgen ekspresyonu gösterilmiştir. Nörodejeneratif hastalıkların geniş çaplı transgenik fare modelleri nedeniyle, yetişkin farelerde güçlü bir merkezi sinir sistemi (CNS) hedefli vektör nakli tekniğinin geliştirilmesi için güçlü bir istek vardır. Buna göre, bu çalışmada yetişkin C57BL / 6J farelerinde güvenli ve etkili spinal AAV9 verilmesine izin veren bir spinal subpial vektör nakil cihazının ve teknik geliştirilmesi açıklanmaktadır. Spinal olarak immobilize ve anestezi uygulanmış farelerde, pia mater (servikal 1 ve lumbar 1-2 spinal segmental düzey), bir XYZ manipülatörü kullanılarak keskin bir 34G iğne ile kesilmiştir. İkinci bir XYZ maNipulator daha sonra lomber ve / veya servikal subpial alana künt bir 36G iğne ilerletmek için kullanıldı. Daha sonra, yeşil flüoresan proteini (GFP) kodlayan AAV9 vektörü (3-5 uL, 1.2 x 10 13 genom kopyaları (gc)) subpial olarak enjekte edildi. Enjeksiyondan sonra nörolojik fonksiyon (motor ve duyu) periyodik olarak değerlendirildi ve hayvanlar% 4 paraformaldehitle AAV9 verildikten 14 gün sonra perfüzyonla sabitlendi. Yatay veya transvers omurilik kesitlerinin analizi, gri ve beyaz maddelerin tümünde omurilik boyunca transgen ekspresyonu gösterdi. Buna ek olarak, motor kortekste, çekirdek ruberinde ve formatio retikularda inen motor aksonlarda ve nöronlarda, retrograd olarak aracılık edilen yoğun GFP ekspresyonu görüldü. Herhangi bir hayvanda hiçbir nörolojik bozukluk kaydedilmedi. Bu veriler, subpial vektör sunum tekniğinin prosedürle ilişkili omurilik hasarına neden olmaksızın erişkin farelerde başarıyla kullanılabileceğini ve son derece güçlü transgen ekspresyonlarıyla ilişkili olduğunu göstermektedirOmurilik nöraksileri boyunca.
Introduction
Çeşitli omurilik ve SSS nörodejeneratif bozukluklarını tedavi etmek için AAV vektörlerinin kullanılması ilgi gen (ler) in ekspresyonunu etkili bir şekilde arttırmak veya susturmak için iyi kabul görmüş bir platform haline gelmektedir. CNS / omurilik bozukluklarını tedavi etmek için bu teknolojinin daha etkin kullanılması için en önemli sınırlamalardan biri, yetişkin memelilerde AAV vektör (ler) ini derin beyne veya omurilik parankimine sunma yeteneğinin sınırlı olmasıdır.
Örneğin AAV9'un yetişkin kemirgenlerde, kedilerde veya insan dışı primatlarda sistemik olarak verilmesinin, beyinde ve omurilikte bulunan nöronlarda 1 , 2 , 3 nolu transgen ekspresyonunu indüklemede sadece orta derecede etkili olduğu gösterildi. AAV9 vektörlerinin daha etkin intratekal sunumunun, anatomik olarak tanımlanmış nöron havuzlarında sadece sınırlı transgenin ekspresyona yol açtığı gösterilmiştir. Daha özel olarak, iblisler olduInsan dışı primatlarda, domuzlarda veya kemiricilerde sisternal veya lumbo-sakral intratekal AAV9 verilmesinin spinal α motonöronlarında ve segmental dorsal kök ganglion nöronlarında yüksek düzeyde transgene eksprese edildiğini belirtti. Bununla birlikte, beyaz cevherde spinal internöronlarda veya artan veya azalan aksonlarda minimal veya hiç ifade görülmemektedir 4 , 5 , 6 , 7 . Toplu halde, bu veriler, intratekal olarak verilen AAV'nin daha derin spinal parankime yayılmasını önleyen, oldukça etkili bir biyolojik anatomik bariyer bulunduğunu göstermektedir.
Yetişkin sıçan ve fareleri kullanılarak Önceki bir çalışmada, yeni bir subpial vektör dağıtım tekniği 8 geliştirilmiştir. Bu yaklaşımı kullanarak, tekli bolus subpial AAV9 sunumundan sonra çok kuvvetli ve çok segmentli transgen ekspresyonu gösterildi. Yoğun GFP ifadesi sürekli olarak görüldüEnjekte edilmiş spinal segmentler vasıtasıyla nöronlarda, glial hücrelerde ve inen / yükselen aksonlarda. Bu çalışma, pia mater'in intratekal alanın spinal parankim içine etkili AAV9 difüzyonunu sınırlayan birincil bariyeri temsil ettiğini ilk kez gösterdi. Bu önceden geliştirilmiş teknik ve subpial enjeksiyon cihazı büyük kemirgenlerde (sıçanlar gibi) veya yetişkin domuzlarda nispeten kolaydır; ancak sistem yetişkin fareler gibi küçük hayvanlarda kullanım için uygun değildir. Çeşitli nörodejeneratif bozukluklara sahip mevcut transjenik fare modellerinin sayısının yüksek olması nedeniyle farelerde etkili bir spinal-parankimal vektör nakli tekniğinin geliştirilmesine açık bir ihtiyaç vardır. Böyle bir tekniğin varlığı spesifik gen sessizleşmesinin etkisini ( örneğin shRNA kullanarak) veya hücreye özgü olmayan ( örneğin sitomegalovirüs-CMV veya Ubiquitin) veya hücreye spesifik ( örn., Sinapsin veya glial Fibriler asidikProtein (GFAP) promotörlerinin erken postnatal gelişimi sırasında veya hastalıklı koşullar altında.
Buna göre, bu çalışmada, yetişkin farelerde etkili bir şekilde kullanılabilen minyatür bir subpial vektör iletim sistemini geliştirdik ve doğruladık. Benzer şekilde, önceki sıçan ve domuz çalışmalarında olduğu gibi, bu çalışma farelerde tekli bolus subpial AAV9 verilmesinden sonra omurilik parankim boyunca güçlü bir transgen ekspresyonunu göstermektedir. Bu yaklaşımın basitliği, enjekte edilen farelerin subpial AAV9 sunumu için çok iyi tolere edilebilirliği ve spinal parankimdeki transgen ekspresyonunun yüksek gücü, bu tekniğin herhangi bir laboratuar ortamında etkili bir şekilde uygulanabileceğini ve spinal gen ekspresyonunu hedefleyen deneylerde kullanılabileceğini düşündürmektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mevcut çalışma yetişkin farelerde subpial vektör (AAV9) verilmesinin bir teknikini açıklamaktadır. Ekli videoda gösterildiği gibi, bu yaklaşım ve teknik, gerekli araçların ve pia-delici iğne ve subpial enjeksiyon iğnesinin kurulmuş ve test edilmiş spesifikasyonlara uygun olarak üretilmesi şartıyla etkin bir şekilde kullanılabilir.
Farelerde Tutarlı ve Güvenli Subpial Enjeksiyon Yapmada Kritik Teknik Değişkenler:
Gösterildiği gibi, dorsal b…
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma SANPORC ve ALSA Vakfı (Martin Marsala) tarafından desteklenmiştir; Ulusal Sürdürülebilirlik Programı, proje numarası LO1609 (Çek Milli Eğitim Bakanlığı, Gençlik ve Spor Bakanlığı); Ve RVO: 67985904 (Stefan Juhas ve Jana Juhasova).
Materials
| C57BL/6J Mice | Jackson Labs | 664 | |
| Lab Standard Stereotaxic for Mice | Harvard Apparatus | 72-9568 | |
| Mouse Spinal Adaptor | Harvard Apparatus | 72-4811 | |
| XYZ Manipulator | Stoelting | 51604 | |
| Manual Infusion Pump | Stoelting | 51218 | |
| 34G Beveled Nanofill Needle | World Precision Instruments | NF34BV-2 | |
| 36G Blunt Nanofill needle | World Precision Instruments | NF-36BL-2 | |
| Fluriso, Isoflurane | MWI Veterinary Supply | 502017 | |
| Chlorhexidine Solution | MWI Veterinary Supply | 501027 | |
| 20G Stainless Steel Needle | Becton-Dickinson | 305175 | |
| 23G Stainless Steel Needle | Becton-Dickinson | 305145 | |
| 30G Stainless Steel Needle | Becton-Dickinson | 305128 | |
| Cotton Tipped Applicator | MWI Veterinary Supply | 27426 | |
| Glass Capillary Beveller | Narishige International | SM-25B | |
| Slide Microscope Superfrost | Leica Microsystems | M80 | |
| 50μl Microsyringe | Hamilton | 81242 | |
| BD Intramedic PE-20 Tubing | Becton, Dickinson | 427406 | |
| BD Intramedic PE-10 Tubing | Becton, Dickinson | 427401 | |
| 4-0 monofilament suture | VetOne | V1D397 | |
| Glass Capillary Beveller | Narishige | Pipet Micro Grinder EG-40 | |
| 5 min Epoxy (Epoxy Clear) | Devcon | 14310 | |
| Euthanasia Solution | MWI Veterinary Supply | 11168 | |
| Heparin Inj 1000U/mL | MWI Veterinary Supply | 54254 | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S0389 | |
| Anti NeuN Antibody | EMD-Millipore | ABN78 | Primary Rabbit Polyclonal Antibody, 1:1000 |
| Anti-Choline Acetyltransferase (CHAT) Antibody | EMD-Millipore | AB144P | Primary Goat Polyclonal Antibody, 1:100 |
| Anti GFP Antibody | Aves Labs | GFP-1020 | Primary Chicken Polyclonal Antibody, 1:1000 |
| Donkey anti-Rabbit IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor 594 | ThermoFisher Scientific | A21207 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Donkey anti-Rabbit IgG Secondary Antibody, Alexa Fluor 680 | ThermoFisher Scientific | A10043 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Donkey anti-Chicken IgY Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Jackson Immunoresearch Labs | 703-545-155 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Donkey Anti-Goat IgG H&L (Alexa Fluor 647 | Abcam | ab150131 | Secondary Antibody, 1:1000 |
| Slide Microscope Superfrost | Fisher Scientific | 12-550-143 | |
| ProLong Gold Antifade Mountant | Fisher Scientific | P36930 | |
| Epifluorescence Microscope | Zeiss | Zeiss AxioImager M2 | |
| Fluorescence Confocal Microscope | Olympus | Olympus FV1000 | |
| Dextran | Polysciences, Inc | 19411 | |
| AAV9-UBC-GFP | UCSD Viral Vector Core Laboratory | ||
Referanslar
- Foust, K. D., et al. Intravascular AAV9 preferentially targets neonatal neurons and adult astrocytes. Nat Biotechnol. 27 (1), 59-65 (2009).
- Duque, S., et al. Intravenous administration of self-complementary AAV9 enables transgene delivery to adult motor neurons. Mol Ther. 17 (7), 1187-1196 (2009).
- Gray, S. J., et al. Preclinical differences of intravascular AAV9 delivery to neurons and glia: a comparative study of adult mice and nonhuman primates. Mol Ther. 19 (6), 1058-1069 (2011).
- Meyer, K., et al. Improving single injection CSF delivery of AAV9-mediated gene therapy for SMA: a dose-response study in mice and nonhuman primates. Mol Ther. 23 (3), 477-487 (2015).
- Foust, K. D., et al. Therapeutic AAV9-mediated suppression of mutant SOD1 slows disease progression and extends survival in models of inherited ALS. Mol Ther. 21 (12), 2148-2159 (2013).
- Passini, M. A., et al. Translational fidelity of intrathecal delivery of self-complementary AAV9-survival motor neuron 1 for spinal muscular atrophy. Hum Gene Ther. 25 (7), 619-630 (2014).
- Bell, P., et al. Motor neuron transduction after intracisternal delivery of AAV9 in a cynomolgus macaque. Hum Gene Ther Methods. 26 (2), 43-44 (2015).
- Miyanohara, A., et al. Potent spinal parenchymal AAV9-mediated gene delivery by subpial injection in adult rats and pigs. Mol Ther Methods Clin Dev. 3, 16046 (2016).
- Xu, Q., et al. In vivo gene knockdown in rat dorsal root ganglia mediated by self-complementary adeno-associated virus serotype 5 following intrathecal delivery. PLoS One. 7 (3), 32581 (2012).
- Xiao, X., Li, J., Samulski, R. J. Production of high-titer recombinant adeno-associated virus vectors in the absence of helper adenovirus. J Virol. 72 (3), 2224-2232 (1998).
