Method Article
* These authors contributed equally
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.
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.
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.
وأجريت جميع الإجراءات المجرية في اطار البروتوكولات المعتمدة للجنة المعنية بالاستخدام الحيواني والرعاية المؤسسية Biogen (IACUC) التي تتبع المبادئ التوجيهية التي وضعها دليل المعاهد الوطنية للصحة في الولايات المتحدة لرعاية واستخدام الماشية المختبرية.
1. اعداد المواد والاداهات
2. اعداد الجراحة
ملاحظه: يتم تنفيذ هذا الاجراء بشكل روتيني علي الذكور والإناث Sprague Dawley الفئران مع أوزان الجسم بين 200 g و 400 g. يتم إيواء اثنين من الفئران لكل قفص تحت دوره الضوء/الظلام 12 ح مع الوصول المجاني إلى الطعام والماء.
3-الجراحة
4. تقييم الانسجه المحددة بالضربة القاضية بعد حقن تكنولوجيا الوصول
باستخدام الطريقة الموصوفة هنا ، قمنا بحقن مجموعتين من الجرذان الانثويه البالغة (250 − 300 غ ؛ ن = 10/مجموعه) اما بالنسبة لكل من الفوسفات المخزن بالمحلول الملحي أو 300 ميكروغرام من اسو التي تستهدف التشفير الطويل غير الترميز (لينك) RNA Malat1 ؛ في مختبرنا نستخدم بشكل روتيني Malat1 ASO كمركب أداه ، لأنه يتم التعبير عن Malat1 بشكل مطلق وعلي مستويات عاليه في جميع الانسجه14، بما في ذلك الدماغ والحبل الشوكي. Malat1 ASO يعمل عن طريق اليه بوساطة RNaseH115 الذي يحط من الحمض الريبي ، مما يؤدي إلى ضربه قاضيه (KD). في التجربة الموصوفة هنا ، جمعنا مناطق مختلفه من الدماغ (مثل القشرة الدماغية ، المخطط والمخيخ) وكذلك الجزء القطني من الحبل الشوكي ، بعد أسبوعين من تسليم ASO. ثم تم استخراج الحمض الريبي النيبالي من كل من المنطقة التي تم جمعها وتحليلها عن طريق qPCR ، لتقييم مستويات التعبير من Malat1 RNA.
عندما يكون الوكيل المختبر هو ASO ، نوصي بما يلي: 1) دائما جمع مناطق متعددة من النظام العصبي العام ، من أجل مقارنه فعاليه اسو ؛ 2) بالنظر إلى التعقيد التقني للأسلوب الجراحي ، نوصي بتضمين مجموعه مراقبه ايجابيه ، حيث يتم اختبار مركب مع الخصائص الدوائية والدوائية الراسخة (اي ، Malat1 ASO في مختبرنا) بالتوازي مع وكيل الاختبار ؛ وهذا سيوفر معلومات عن فعاليه العمليات الجراحية ، وينبغي الحصول علي نتائج غير متوقعه أو غير قابله للتفسير (علي سبيل المثال ، عدم وجود أو عدم كفاية التنظيم الحمض الريبي النيبالي).
في التجربة الموصوفة هنا ، حصلنا علي دينار كويتي جيد جدا في جميع المناطق التي تم جمعها ، كما هو مبين في الشكل 3. ومع ذلك ، فقد لاحظنا درجه من التقلب الإقليمي مع الحبل الشوكي الذي يظهر اعلي نسبه مئوية من القشرة المخية (لحاء المخ = 87% دينار كويتي ، المخطط = 77% دينار كويتي ، المخيخ = 74% دينار كويتي ، الحبل الشوكي = 94% دينار كويتي). لم نتمكن من الوصول اليها في الجسم الفعال ضربه قاضيه في وقت سابق من 2 أسابيع بعد الجراحة. في تجاربنا مع العديد من ASOs ، اكتشفنا ضربه قاضيه كبيره من الجينات المستهدفة تصل إلى 6 − 8 أسابيع بعد الجراحة (البيانات لم تظهر). وينبغي اجراء دراسة بالدورة الزمنيه إذا كانت كفاءه الضربة القاضية التي تعتمد علي الوقت بالبالضبط والتي تكون ذات فائده.
الشكل 1: المواد المخصصة ومجموعات القسطرة المستخدمة في الحقن داخل البراز. (ا) يتم اجراء القسطرة/الأسلاك الجمعية (v) عن طريق ادراج السلك مرود (2) في تجويف القسطرة PE-10 (ط). يتم اجراء الجمعية الابره (vi) عن طريق إدخال ابره 23 G في تجويف الدليل قني (iii). (ب) يتم اجراء التجميع القسطرة التسليم (v) عن طريق ربط محول الأنابيب إلى نهاية واحده من القسطرة pe-50 وربط قطع 30 G ابره في الطرف الآخر باستخدام قطعه من القسطرة pe-10 (2) كمحول. خلال العملية الجراحية ، يتم توصيل نهاية الابره التي تبلغ 30 غ من التركيب الخاص بقسطرة التوصيل (v) إلى اعلي القسطرة المزروعة (vi) ، بعد إدخال الطرف الآخر من القسطرة المزروعة في الحيز الموجود داخل البراز للحيوان. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: تحديد موقع الحقن وخط الشق. (A) مع البطن من الفئران بدعم من أنبوب مخروطي 50 mL ، وينظر بسهوله الحفرتين بين العضلات فوق الحوض (السهام). (ب) بيد واحده تحمل الحفر ، استخدم اليد الأخرى للضغط برفق والشعور بالعمود الفقري والعثور علي المسافة بين الفقرتين L5 و L6 ، اي موقع الحقن (* في اللوحة A). يظهر الخط المنقط في اللوحة A خط الشق مع موقع الحقن في مركزه. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: A البلعه واحد حقن IT من ASOs يقلل الفئران Malat1 في الجسم الفيفو. قمنا بحقن البلعه واحد من اما تلفزيوني أو 300 ميكروغرام من Malat1 ASO; بعد أسبوعين من الجراحة جمعنا مناطق مختلفه من الجهاز العصبي الخاص وكميه مستويات التعبير من Malat1 RNA. حصلنا علي الدينار الكويتي جيده من Malat1 RNA في جميع المناطق تحليلها ، مع بعض التباين بين المناطق (القشرة الدماغية = 87 ٪ دينار كويتي ، سترياتوم = 77 ٪ دينار كويتي ، المخيخ = 74 ٪ دينار كويتي ، الحبل الشوكي = 94 ٪ دينار كويتي ، القضبان خطا = ± SEM). يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
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 لتسليم المخدرات CNS ، والتي تصل إلى نفس الأهداف من خلال مسار مختلف من الاداره. وقد وصفت هذه الطريقة في دراسة أخرى16.
ميزه الطريقة الموصوفة هنا هي انه لا يتطلب معدات باهظه الثمن ، ولا اي أدوات خاصه. نوصي باعداد تجميع القسطرة/الأسلاك المبين في الشكل 1في وقت مبكر. يجب علي المرء اعداد ما لا يقل عن العديد من الجمعيات القسطرة/الأسلاك كما ان هناك الفئران في الدراسة ، علي الرغم من اننا نقترح اعداد بعض اضافيه القسطرة/الأسلاك الجمعيات في حاله تلف بعض أو تحتاج إلى استبدال اثناء الجراحة.
بمجرد إتقان هذه التقنية ، يتطلب الاجراء الموصوف بالبالكامل حوالي 25 دقيقه لكل جرذ ، مما يسمح بعلاج العديد من الفئران في غضون يوم واحد. إذا كان شخص واحد يؤدي الجراحة علي الفئران الاولي ، وشخص ثان لا التحضير الجراحي علي الفئران المقبل ، ويمكن معالجه اثنين من الفئران في نفس الوقت للحد من كل وقت الحيوانية. للمشغل يتقن ، لا يزال هناك فرصه صغيره لابره للوصول إلى الفضاء فوق الجافية بدلا من الفضاء تحت العنكبوتية. ملاحظه التدفق الخلفي السائل الدماغي الشوكي هو مؤشر جيد للوضع ابره الصحيح ولكنها ليست مثاليه. نوصي بان يتم اجراء فحص المشاركة المستهدفة مثل تحليل الضربة القاضية RNA الموصوفة في جلسة النتائج لتاكيد التسليم الصحيح لمجمع الاختبار.
ويعد إنشاء تقنيات مثل التقنية الموصوفة هنا ، أمرا حاسما لتطوير خط أنابيب أبحاث قبل السريرية القوية التي يمكن ان تقدم العلاجات التي تستهدف الموجات العصبية. في الواقع ، فانه تسليم ASOs كتدخل علاجي هو الأسلوب الذي يجري حاليا استكشاف لعلاج العديد من الاضطرابات في الCNS17،18،19،20. Nusinersen ، وهو علاج اسو القائم علي ضمور العضلات الشوكي (SMA) المرضي ، تمت الموافقة مؤخرا في العديد من الأسواق في جميع انحاء العالم ، مما يدل علي تطبيق هذه الطريقة أيضا لمرضي الأطفال21،22، 23-الآن
المؤلفين جميعا من العاملين في Biogen ، وشركه أو Ionis الصيدلة. يتلقى المؤلفات المضادة [اولنوكليوتيدس] [انتيسنس] يوصف في المادة من [ايويس] مستحضرات صيدلانيه.
ونود ان نشكر Ionis الصيدلة لتوريد ASOs الموصوفة في المقالة.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
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) |
EZ lock cut off Wheel | 1PKX5 (Mfr: 3000-1/24) | ||
Grinding Wheel, Aluminum Oxide | 38EY44 (Mfr: EZ541GR) | ||
EZ lock Mandrel | 1PKX8 (Mfr: EZ402-01) | ||
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved