Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Мы представляем протокол прямой инъекции блуждающего нерва крысам, позволяющий доставлять лекарство непосредственно в нерв без осложнений после инъекции. Этот метод применяется в доклинических неврологических исследованиях с использованием манипуляций с вегетативной нервной системой. Его можно использовать для прямой инъекции нервов в другие нервы у крыс и других видов, с необходимыми модификациями.
Существует относительное изобилие стратегий и методологий, облегчающих доставку лекарств в центральную нервную систему. Тем не менее, доставка лекарств непосредственно в периферическую нервную систему менее распространена, и в помощь исследователям доступно меньше публикаций с подробными методами. Здесь мы описываем метод прямой инъекции нерва для доставки лекарств в периферическую нервную систему с использованием блуждающего нерва в качестве модельного нерва. Этот метод может быть использован в лечении нарушений вегетативной нервной системы путем нацеливания на левый блуждающий нерв, хотя этот общий метод инъекции может быть экстраполирован на инъекцию других нервов с незначительными модификациями. Этот метод объясняет все важнейшие этапы процедуры микрохирургии у взрослых крыс под наркозом под микроскопом. Описано использование отслеживающего красителя для облегчения мониторинга точности инъекции в режиме реального времени. Приведены иллюстрации успешных и неудачных инъекций. При правильном проведении прямые инъекции блуждающего нерва могут быть проведены безопасным способом, который хорошо переносится крысой без осложнений после родов. Например, после того, как хирурги были обучены этому методу, шесть из шести крыс были успешно введены без каких-либо осложнений. Этот метод прямой инъекции нервов в доклинических исследованиях на крысах способен доставлять агенты (включая, но не ограничиваясь генной терапией) к периферическим нервам.
Применение правильного метода введения препарата является одним из решающих факторов в достижении успешных терапевтических результатов. Несмотря на обилие методов доставки терапевтических агентов в центральную нервную систему (ЦНС), сообщается лишь о нескольких способах доставки в периферическую нервную систему (ПНС) путем прямого введения нервов. Прямая нервная инъекция, такая как инъекция в ганглии дорсального корешка (DRG) у крыс, была опробована в доклинических исследованиях для лучшего понимания механизмов боли, токсичности лекарств, переноса генов 1,2,3 и разработки общего метода 1,4. Дополнительные сообщения о прямой инъекции нерва включают инъекцию спинномозгового нерва4, инъекцию седалищного нерва1 и инъекцию блуждающего нерва крысам5 и мышам6. Недавно был предложен метод супрахондриальной инъекции для лучшего распределения терапевтических средств в диске зрительного нервау кроликов.
DRG считается идеальным местом для прямой инъекции трансген-загруженных векторов, таких как аденоассоциированный вирус (AAV), из-за сенсорной функции клеточных тел в DRG2. Описаны как хирургические, так и нехирургические методы инъекций DRG 1,8. Однако были сделаны противоречивые выводы о согласованности результатов с безоперационным методом инъекции DRG1. Хирургический метод, включающий частичную ламинэктомию, был признан на 100% успешным для инъекции DRG крысам без каких-либо изменений в поведенческих исходах3, а также метод с частичной остеотомией у мышей9. В нескольких исследованиях сообщается о методах доставки лекарств с помощью инъекций DRG, которые использовались в доклинических исследованиях генной терапии на крысах и мышах 1,2,10. Исследования генной терапии на основе векторов с использованием локализованных инъекций могут иметь следующие преимущества: снижение экспрессии вне мишени, снижение системной токсичности, а также уменьшение вирусной нагрузки и объемов инъекций, снижение риска иммуногенных осложнений11,12.
Метод прямой инъекции в седалищный нерв, самый длинный нерв тела, был опробован путем обнажения правого седалищного нерва на уровне средней части бедра крысы. В методе использовалась вытянутая стеклянная пипетка, оснащенная системой впрыска, управляемой микропроцессером, для введения общего объема 10 мкл красителя со скоростью потока 1,2 мкл/мин1. Этот эксперимент показал недостаточное распределение красителя до уровня DRG, причем распределение было в основном ограничено вокруг места инъекции. Аналогичным образом, другие методы прямых инъекций нервов, такие как инъекции спинномозговых нервов, были опробованы с использованием красителя для оценки соответствующего объема инъекции и характера распределения красителя у крыс. Предполагается, что оптимальным для инъекции спинномозгового нерва является 2 мкл, в то время как 3 мкл красителя при введении DRG показали распределение как в дорсальных, так и в вентральных ганглиях корешков у крыс1. Сообщалось, что объем для инъекции DRG мышам является оптимальным от 1,0 мкл до 1,5 мкл в зависимости от штамма и размера тела 2,9.
Метод прямой инъекции блуждающего нерва был использован у крыс5 и мышей6 для оценки роли повреждения нервной системы или клеточной целостности в переносе человеческого α-синуклеина. Эти два исследования, проведенные одной и той же группой исследователей, описывают краткий метод прямого введения векторов AAV в левый блуждающий нерв в шейной области. У крыс метод включал в себя стеклянный капилляр с диаметром наконечника 60 мкм для введения вектора 2 мкл со скоростью потока 0,5 мкл/мин с помощью шприца Гамильтона объемом 5 мкл. Мышам вводили векторный раствор в общем объеме 750 нл со скоростью потока 160 нл/мин с помощью иглы из тупой стали 36-G, установленной на шприц NanoFil объемом 10 мкл6. Эти эксперименты показали, что трансген доставлялся и экспрессировался в аксонах в мосту и среднем мозге крыс и мышей. Аналогичным образом, дорсальное моторное ядро левого блуждающего нерва показало положительную иммунную реакцию на трансген. Эти данные свидетельствуют о том, что метод прямой инъекции блуждающего нерва может быть надежным методом в генной терапии, при которой клеточная трансдукция распространяется на несколько участков мозга, которые проецируют аксоны через блуждающий нерв. Однако эти методы не упоминают об использовании какого-либо красителя для отслеживания точности инъекции.
Здесь описан метод прямой инъекции в левый блуждающий нерв с использованием нетоксичных красителей для слежения, которые в значительной степени применимы исследователями в доклинических исследованиях. Обсуждаются потенциальные подводные камни, которые могут вызвать трудности в доставке лекарств, и пути их преодоления. Эти ситуации иллюстрируются картинками, чтобы показать, что делает доставку неудачной и как сделать ее успешной.
Следующий протокол проводится в соответствии с руководящими принципами институциональной этики и одобрением Институционального комитета по уходу за животными и их использованию (IACUC).
1. Подготовка жилья
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол предназначен для взрослых крыс в возрасте не менее 2 месяцев. Более мелкие животные (включая мышей и молодых крыс) возможны, но не рекомендуются и будут значительно сложнее.
2. Подготовка хирургических изделий и помещения
3. Приготовление смеси препарата-кандидата и красителя для слежения
4. Загрузка смеси препарата-кандидата и красителя в трубку
5. Грунтовка инъекционной иглы
6. Подготовка крысы к операции
7. Проведение операции на крысах для введения кандидата непосредственно в левый блуждающий нерв (Рисунок 2, Рисунок 3 и Рисунок 4)
ПРИМЕЧАНИЕ: Эта часть метода потребует помощи хирурга со стороны второго человека.
8. Послеоперационный уход за крысой
В настоящем исследовании использовались шесть взрослых крыс (3 самца и 3 самки). Из шести крыс одну крысу вводили несколько раз, чтобы продемонстрировать состояние неудачной инъекции, которое показывает диффузию красителя вокруг места инъекции
Метод прямой инъекции в левый блуждающий нерв может быть выполнен безопасно и без послеоперационных осложнений у крыс. Доставка лекарств к блуждающему нерву может быть использована для воздействия на вегетативную нервную систему (ВНС). Это включает в себя определенн...
Авторы NR и XC не имеют конфликта интересов. RMB и SJG являются изобретателями интеллектуальной собственности, связанной с передачей генов в ВНС с помощью инъекций блуждающего нерва (патент США #11,753,655). SJG и RMB получали доход от роялти от Taysha Gene Therapies, а SJG получала доход от консалтинга от Taysha Gene Therapies.
Мы хотели бы поблагодарить Юго-западный центр ресурсов для животных Техасского университета за организацию помещения для крысиных хирургий. Финансирование этой работы было предоставлено SJG ИЗ СЛЕДУЮЩИХ ИСТОЧНИКОВ: NIH/NINDS R01 NS087175, Hannah's Hope Fund и 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. |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеСмотреть дополнительные статьи
This article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены