A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
אנו מציגים פרוטוקול להזרקה ישירה של עצב הנרתיק בחולדות, המאפשר העברת תרופות ישירות לעצב ללא סיבוכים לאחר ההזרקה. שיטה זו חלה על מחקרים נוירולוגיים פרה-קליניים הכוללים מניפולציה של מערכת העצבים האוטונומית. זה יכול לשמש להזרקת עצבים ישירה לעצבים אחרים בחולדות ובמינים אחרים, עם השינויים הנדרשים.
יש שפע יחסי של אסטרטגיות ומתודולוגיות כדי להקל על העברת תרופות למערכת העצבים המרכזית. עם זאת, העברת תרופות ישירות למערכת העצבים ההיקפית פחות נפוצה, עם פחות פרסומים מפורטים של שיטות זמינות כדי לסייע לחוקרים. כאן, אנו מתארים שיטת הזרקה עצבית ישירה למתן תרופות למערכת העצבים ההיקפית, תוך שימוש בעצב התועה כעצב מודל. ניתן להשתמש בשיטה זו לטיפול בהפרעות במערכת העצבים האוטונומית באמצעות מיקוד של עצב הנרתיק השמאלי, אם כי ניתן להוציא שיטת הזרקה כללית זו להזרקת עצבים אחרים עם שינוי קל. שיטה זו מסבירה את כל השלבים הקריטיים הכרוכים בהליך הכרוך במיקרו-כירורגיה בחולדות בוגרות מורדמות תחת מיקרוסקופ מנתח. השימוש בצבע מעקב מתואר כדי להקל על ניטור נאמנות ההזרקה בזמן אמת. ניתנות דוגמאות של זריקות מוצלחות וכושלות. אם מבוצעים כראוי, ניתן לבצע זריקות ישירות של עצב הנרתיק בצורה בטוחה הנסבלת היטב על ידי החולדה ללא סיבוכים לאחר הלידה. לדוגמה, לאחר שהמנתחים הוכשרו בשיטה זו, שש מתוך שש חולדות הוזרקו בהצלחה ללא סיבוכים. שיטה זו של הזרקת עצבים ישירה למחקרים פרה-קליניים בחולדות מסוגלת להעביר חומרים (כולל אך לא רק ריפוי גנטי) לעצבים היקפיים.
יישום השיטה הנכונה למתן תרופות הוא אחד הגורמים הקריטיים להשגת תוצאות טיפוליות מוצלחות. למרות שפע השיטות להעברת חומרים טיפוליים למערכת העצבים המרכזית (CNS), רק שיטות בודדות מדווחות להעברת מערכת העצבים ההיקפית (PNS) בהזרקה עצבית ישירה. הזרקה עצבית ישירה, כגון הזרקה לגרעיני השורש הגבי (DRG) בחולדות, נוסתה במחקרים פרה-קליניים להבנה טובה יותר של מנגנוני כאב, רעילות תרופות, העברת גנים 1,2,3 ופיתוח שיטה כללית 1,4. דיווחים נוספים על הזרקת עצב ישירה כוללים הזרקת עצב עמוד השדרה4, הזרקת עצב סיאטי1 והזרקת עצב תועה בחולדות5 ועכברים6. לאחרונה הוצעה שיטה להזרקה סופרכונדריאלית להפצה טובה יותר של טיפולים לראש עצב הראייה בארנבים7.
DRG נחשב למיקום האידיאלי להזרקה ישירה של וקטורים טעוני טרנסגנים כגון וירוס הקשור לאדנו (AAV) בגלל התפקוד החושי של גופי התאים ב-DRG2. תוארו שיטות כירורגיות ולא כירורגיות של זריקות DRG 1,8. עם זאת, נמצאו מסקנות שנויות במחלוקת לגבי עקביות התוצאות עם השיטה הלא כירורגית של הזרקת DRG1. שיטה כירורגית הכוללת כריתת למינקטומיה חלקית הוצעה כמוצלחת ב-100% עבור הזרקת DRG בחולדות ללא כל שינוי בתוצאות ההתנהגות3, כמו גם שיטה הכוללת אוסטאוטומיה חלקית בעכברים9. מספר מחקרים מדווחים על שיטות הזרקת DRG למתן תרופות, ששימשו במחקר פרה-קליני של ריפוי גנטי בחולדות ועכברים 1,2,10. מחקרי ריפוי גנטי מבוססי וקטור הכוללים זריקות מקומיות עשויים לכלול את היתרונות הבאים: ירידה בביטוי מחוץ למטרה, הפחתת רעילות מערכתית ועומסים נגיפיים ונפחי הזרקה קטנים יותר, ירידה בסיכון לסיבוכים אימונוגניים11,12.
שיטת הזרקה ישירה לעצב הסיאטי, העצב הארוך ביותר בגוף, נוסתה על ידי חשיפת העצב הסיאטי הימני ברמת אמצע הירך של חולדה. השיטה השתמשה בפיפטה מזכוכית משוכה המצוידת במערכת הזרקה מבוקרת מיקרו-מעבד כדי להזריק נפח כולל של 10 מיקרוליטר צבע עם קצב זרימה של 1.2 מיקרוליטר לדקה1. ניסוי זה הראה חוסר בפיזור הצבע לרמה של DRG, וההתפלגות הייתה מוגבלת בעיקר סביב אתר ההזרקה. באופן דומה, שיטות אחרות של הזרקות עצב ישירות, כגון הזרקות עצב עמוד השדרה, נוסו עם צבע כדי להעריך את הכמות המתאימה של נפח ההזרקה ודפוס חלוקת הצבע בחולדות. 2 מיקרוליטר מוצע כאופטימלי להזרקת עצב עמוד השדרה, בעוד ש-3 מיקרוליטר צבע על ידי הזרקת DRG הראו את ההתפלגות בגרעיני השורש הגבי והגחוני בחולדות1. נפח הזרקת DRG בעכברים דווח כאופטימלי מ-1.0 מיקרוליטר ל-1.5 מיקרוליטר בהתבסס על מתח וגודל גוף 2,9.
שיטת הזרקת עצב תועה ישירה שימשה בחולדות5 ובעכברים6 כדי להעריך את תפקיד הפגיעה העצבית או שלמות התא בהעברת α-synuclein אנושי. שני מחקרים אלה, שנערכו על ידי אותה קבוצת חוקרים, מתארים שיטה קצרה של הזרקה ישירה של וקטורי AAV לעצב התועה השמאלי באזור צוואר הרחם. בחולדות, השיטה כללה נימי זכוכית בקוטר קצה של 60 מיקרומטר כדי להזריק וקטור של 2 מיקרוליטר בקצב זרימה של 0.5 מיקרוליטר לדקה עם מזרק המילטון של 5 מיקרוליטר. בעכברים, נפח כולל של תמיסת וקטור של 750 nL הוזרק בקצב זרימה של 160 nL/min באמצעות מחט פלדה קהה 36-G המותקנת על מזרק NanoFil10 μL 6. ניסויים אלה הראו כי הטרנסגן הועבר והתבטא באקסונים בפונס ובמוח האמצעי של החולדות והעכברים. באופן דומה, הגרעין המוטורי הגבי של עצב הנרתיק השמאלי הראה תגובה חיסונית חיובית עם טרנסגן. ראיות אלה ממחישות כי שיטת הזרקת עצב התועה הישירה עשויה להיות שיטה אמינה בריפוי גנטי שבו ההתמרה התאית מורחבת למספר מיקומים במוח, המקרינים אקסונים דרך עצב התועה. עם זאת, שיטות אלו אינן מזכירות את השימוש בצבע כלשהו כדי לעקוב אחר נאמנות ההזרקה.
כאן, מתוארת שיטה להזרקה ישירה לעצב התועה השמאלי באמצעות צבעי מעקב לא רעילים החלים במידה רבה על חוקרים במחקרים פרה-קליניים. נדונות מלכודות פוטנציאליות שעלולות לגרום לקשיים במתן תרופות והדרכים להתגבר עליהן. מצבים אלה מומחשים בתמונות כדי להראות מה גורם למשלוח לא מוצלח והדרך להפוך אותו למוצלח.
הפרוטוקול הבא מתנהל בהתאם להנחיות האתיקה המוסדיות ואישור הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC).
1. הכנת דיור
הערה: פרוטוקול זה מיועד לחולדות בוגרות בנות חודשיים לפחות. בעלי חיים קטנים יותר (כולל עכברים וחולדות צעירות יותר) אפשריים אך אינם מומלצים ויהיו קשים הרבה יותר.
2. הכנת הפריטים והחלל הכירורגיים
3. הכנת תערובת של התרופה המועמדת וצבע המעקב
4. טעינת התרופה המועמדת ותערובת הצבע לתוך הצינור
5. תחול של מחט ההזרקה
6. הכנת חולדה לניתוח
7. ביצוע ניתוח חולדות להזרקת התרופה המועמדת ישירות לעצב התועה השמאלי (איור 2, איור 3 ואיור 4)
הערה: חלק זה של השיטה ידרוש אדם שני שיסייע למנתח.
8. טיפול לאחר ניתוח בחולדה
במחקר הנוכחי נעשה שימוש ב-6 חולדות בוגרות (3 זכרים ו-3 נקבות). מתוך שש, חולדה אחת הוזרקה מספר פעמים כדי להדגים מצב של כישלון בהזרקה המראה דיפוזיה של צבע סביב אתר ההזרקה איור 5A. כל החולדות האחרות הראו הזרקה חלקה וצביעה עצבית, כפי שמוצג
השיטה להזרקה ישירה לעצב הנרתיק השמאלי יכולה להיעשות בבטחה וללא סיבוכים לאחר הניתוח בחולדות. ניתן להשתמש בהעברת תרופות לעצב הנרתיק כדי למקד את מערכת העצבים האוטונומית (ANS). זה כרוך בשלבים קריטיים מסוימים הדורשים תרגול ורמה בינונית עד גבוהה של מיומנות כירורגית.
למחברים NR ו-XC אין ניגודי אינטרסים. RMB ו-SJG הם ממציאים של קניין רוחני הקשור להעברת גנים ל-ANS באמצעות הזרקות עצב תועה (פטנט ארצות הברית #11,753,655). SJG ו-RMB קיבלו הכנסות מתמלוגים מ-Taysha Gene Therapies, ו-SJG קיבלה הכנסות מייעוץ מ-Taysha Gene Therapies.
ברצוננו להודות למתקן מרכז משאבי בעלי החיים הדרום-מערבי של UT על סידור מרחב ניתוחי חולדות. המימון לעבודה זו סופק על ידי המקורות הבאים ל-SJG: NIH/NINDS R01 NS087175, קרן התקווה של חנה ו-Taysha Gene Therapies.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 mL BD Tuberculin Syringe with Detachable 25 G x 5/8". Needle | Becton, Dickinson and Company | SKU:309626 | Used to connect with curved needle to pull the vagus nerve and hold it at the time of injection. |
0.5% Bupivacaine Hydrochloride Injection | Hospira | NDC 0409-1162-19 | Local anesthetics used to anesthetize local tissue. |
100 mL 0.9% Sodium Chloride Irrigation USP | Stericare Solutions | Item #6240 | Normal saline, used to rehydrate rat and tissue. |
20 Blunt, Retractor Tips, 7.5 mm | Kent Scientific Corporation | Surgi 5018 | Used to pull apart and hold tissues at the time of surgery. |
3 mL BD-Luer-Lok Syringe, Sterile, Single Use | Becton, Dickinson and Company | SKU # 309657 | Used to inject saline in rat and fill the saline into the Polythene tubing. |
AK-Fluor10% | Akorn | NDC 17478-253-10 | Fluorescein dye visible within the nerve. Used to track injection fidelity. |
Animal Weighing Scale | Kent Scientific Corporation | SCL 4000 | Used to measure body weight of rat. |
Ansell ENCORE Perry Style 42 PF Surgical Gloves | Ansell | ASTM D3577 | Sterilie glove, it is used at the time of surgery by a surgeon. |
Artificial Tears Ointment 3.5g | Pivetal | NDC 46066-753-55 | Used in eyses to prevent excessive dryness of eyes. |
Baby-Myxter Hemostat | Fine Science Tools | 13013-14 | Used to stop bleeding in case of emergency. Also used to bend the 25 G x 5/8" in needle. |
BD Intramedic PE Tubing | Becton, Dickinson and Company | 14-170-12A | Used in the injection set up system to connect with Hamilton needle and NanoFil Needles. It also holds the injection mixture. |
BD Precison Glide Needle, 25 G x 5/8" | Becton, Dickinson and Company | REF#305122 | Used to inject saline in rat, and to make a curved needle. |
BD Precison Glide Needle, 27 G x ½" | Becton, Dickinson and Company | REF#301629 | Used to fill sterile saline into the BD Intradermic tubing. |
Benchmark Accuris ”NextPette” Variable Volume Pipette Micro Starter Setincludes 4 pipettes: 10/20/200/1000 μL, plus stand | MilliporeSigma | BMSP7700S1 | Used to pippette sterile solution. |
Betadine, Povidine Iodine 10% | Honestmed | 67618015017 | Used to disinfect the surgical area. |
Carprofen Injectable solution 50 mg/mL | Supplied by Covtrus (6451506845) | SKU 591149 | In our case, we used diluted carprofen at the dose rate of 5 mg/kg provided by the Animal Resource Center of University of Texas Southwestern Medical Center. |
Curved needle (custom made) | Becton, Dickinson and Company | REF#305122 | BD PrecisionGlide 25 G x 5/8" in needle is curved to 90 degrees with the help of a hemostat. The tip of the needle is made blunt. It needs to be sterilized before use. It is used to hook the vagus nerve and hold it at the time of separation and injection. |
Dissecting microscope | Motic | SMZ-171-BLED (Binocular with Lights) | Used to magnify the crifical anatomical area at the time of vagus nerve separation, injeciton, and to check injection leakage. |
Drape sheet | Dynarex | Reorder#8122 | Used as drape after sterilization. |
Dukal Cotton Tip Applicators, Non-Sterile | Dukal | Item 9003 | Used to blunt separation of tissue, needs to sterilize before use. |
Dumont #7 - Fine Forceps | Fine Science Tools | 11274-20 | Used to separate the left vagus nerve from common carotid artery. It is curved so easy to use. |
Ethicon PDS II Undyed Monofilament Suture - SUTURE, 4/0 18 PDS II CLR MONO PS | Ethicon | VA - Z682G | Used in suturing the wound. |
Ethilon Nylon Suture Black Monofilament | Ethicon | 1856G | Used in suturing the wound if non-absorbale suture is used. Also used to hook the rat tooth to fix nose inside the nose cone. |
Fine Forceps - Mirror Finish | Fine Science Tools | 11412-11 | Used at the time of vagus nerve separation from the common carotid artery. This is straight. |
Fine Scissors - Sharp | Fine Science Tools | 14060-09 | Ued to cut tissue. |
Hamilton cleaning solution | Hamilton | HT18311 | Used to clean the Hamilton after use. |
Hamilton Needle, 27G, Small Hub RN Needle, 2”, PT3, 6/PK | Hamilton | 7762-01 | Used to connect BD Intramedic™ PE Tubing. |
Hamilton Syringe , 710RN | Hamilton | 7638-01 | Used to hold drug at the time of vagus nerve injection. |
Insulin Syringe | EXEL INT, Comfort point | REF 26027 | Used to inject carprofen and local anesthetics. |
Lidocaine 2% Injection | Covetrus | Reorder#002468 | Used to mix with Bupivacaine and inject at the site of incision. |
Luxol Fast Blue MBSN | Acros Organics | 212170250 | Dye visible within the nerve, used to mix with drug so that injection mixture is visible. |
Micro Bead Sterilizer with Glass Beads | Fine Science Tools | Item No. 18090-46 | Used to sterilize surgical tools in between the rat surgery. |
NanoFil Needles-NF35BV-2 | World Precision Instrument | NC9708956 | Used to inject drug - dye mixture inside the vagus nerve. |
Olsen-Hegar Needle Holders with Suture Cutters | Fine Science Tools | 12002-12 | Used in wound suturing. |
Parafilm M Laboratory Wrapping Film, 4 Inches x 125 Feet, 1 Roll per Box, 12 Count | Honestmed | PM#996 | Used to hold the aliquoted 5 uL of drug-dye mixture so that loading of drug-dye mixture into the BDTM intradermic tubing is accurate. |
PDI Alcohol Prep Pads | Honestmed | NDC 10819-3914-2 | Used to disinfect the surgical area. |
Premium Care Sterile Type VII Gauze Sponges, 8-Ply, 2" x 2" | Dukal | Item C5119 | Used as cushon under the neck of rat at the time of surgery. |
Press’n Seal Cling Film | Glad | Used to cover a rat at the time of surgery like a drape. | |
Rat Retractor Set | Kent Scientific Corporation | Surgi 5002 | Used to keep the incision open so that it is easy to separate the vagus nerve from the carotid artery. |
RightTemp Jr. | Kent Scientific Corporation | 20.3 cm W x 25.4 cm L (8 in W x 10 in L), used to keep rat warm. | |
S&T Forceps - SuperGrip Tips | Fine Science Tools | 00632-11 | Used at the time of suturing to hold tissue without damage. |
S&T Suture Tying Forceps | Fine Science Tools | 00272-13 | Used to tight the suture. |
Scalpel blade #15 | Fine Science Tools | 10015-00 | Used to make an incision in the skin at the ventral side of neck. |
Scalpel Handle-#7 | Fine Science Tools | 10007-12 | Used to hold the scalpel blade. |
Syringe Pump | KD Scientific | 78-81-8052GL | Serial #D107034, Model#LEGATO-180, is a programmable pump that can pump small volume of mixture under a program. |
TipOne Filter Tip Refill Starter Systems | USA Scientific | Item #1120-3510 | Used to pipette the drug and dye mixture. |
Vaporizer for Isoflurane, Funnel Filled | Kent Scientific Corporation | Vetflow 1231 | Used to anesthetize rats. |
Vetbond Tissue Adhesives | 3M Science Applied to Life | ID B00016067 | Used to seal tissue at the site of cut wound if suturing is not perfect. |
Wahl BravMini+ Professional Cordless Clipper Kit | Kent Scientific Corporation | CL7300-Kit | Used to cut hair of rat. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved