Name: methods and tips for intravenous administration of adeno-associated virus to rats and evaluation of central nervous system transduction
Uploaded: 2017-08-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Methods and Tips for Intravenous Administration of Adeno-associated Virus to Rats and Evaluation of Central Nervous System Transduction at JoVE.com

Detta arbete finansierades av the ALS Association, Karyopharm Therapeutics, Inc., Meira GTx och en välgörenhetsorganisation donation för ALS-forskning från Thomas Lawson, vilket vi är tacksamma. Vi tackar Elysse Orchard och Donna Burney för råd och utbildning. JAS stöddes av stiftelsen ljög och National Institutes of Health bevilja GM103418.

alla förfaranden följde lämpliga NIH riktlinjerna. Alla förfaranden följde djurens protokoll som godkänts av djur vård och användning kommittén på LSU Health Sciences Center i Shreveport. Kvinnliga Sprague-Dawley-råttor vid 6 veckors ålder användes för proceduren.
 1. fastställa vilka doser/volymer av vektor behövs <ol><li>väga råttorna att injiceras och fastställa beloppet för virala vektorn behövs för varje djur baserat på titern (koncentration) av vektor preparatet...

<ol>
	<li>Foust, K., Nurre, E., Montgomery, C., Hernandez, A., Chan, C., Kaspar, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intravascular+AAV9+preferentially+targets+neonatal+neurons+and+adult+astrocytes.">Intravascular AAV9 preferentially targets neonatal neurons and adult astrocytes.</a> Nat. Biotechnol. 27 (1), 59-65 (2009).</li><li>Duque, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intravenous+administration+of+self-complementary+AAV9+enables+transgene+delivery+to+adult+motor+neurons.">Intravenous administration of self-complementary AAV9 enables transgene delivery to adult motor neurons.</a> Mol. Ther. 17 (7), 1187-1196 (2009).</li><li>Gombash Lampe, S., Kaspar, B., Foust, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intravenous+injections+in+neonatal+mice.">Intravenous injections in neonatal mice.</a> J. Vis. Exp. (93), e52037 (2014).</li><li>Wang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expansive+gene+transfer+in+the+rat+CNS+rapidly+produces+amyotrophic+lateral+sclerosis+relevant+sequelae+when+TDP-43+is+overexpressed.">Expansive gene transfer in the rat CNS rapidly produces amyotrophic lateral sclerosis relevant sequelae when TDP-43 is overexpressed.</a> Mol. Ther. 18 (12), 2064-2074 (2010).</li><li>Dayton, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+forelimb+impairment+in+rats+expressing+a+pathological+TDP-43+25+kDa+C-terminal+fragment+to+mimic+amyotrophic+lateral+sclerosis.">Selective forelimb impairment in rats expressing a pathological TDP-43 25 kDa C-terminal fragment to mimic amyotrophic lateral sclerosis.</a> Mol. Ther. 21 (7), 1324-1334 (2013).</li><li>Jackson, K., Dayton, R., Klein, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AAV9+supports+wide-scale+transduction+of+the+CNS+and+TDP-43+disease+modeling+in+adult+rats.">AAV9 supports wide-scale transduction of the CNS and TDP-43 disease modeling in adult rats.</a> Mol. Ther. Methods Clin. Dev. 2, 15036 (2015).</li><li>Jackson, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preservation+of+forelimb+function+by+UPF1+gene+therapy+in+a+rat+model+of+TDP-43-induced+paralysis.">Preservation of forelimb function by UPF1 gene therapy in a rat model of TDP-43-induced paralysis.</a> Gene Therapy. 22 (1), 20-28 (2015).</li><li>Jackson, K., Dayton, R., Deverman, B., Klein, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Better+targeting,+better+efficiency+for+wide-scale+neuronal+transduction+with+the+synapsin+promoter+and+AAV-PHP.B.">Better targeting, better efficiency for wide-scale neuronal transduction with the synapsin promoter and AAV-PHP.B.</a> Front. Mol. Neurosci. 9, 116 (2016).</li><li>Jackson, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Severe+respiratory+changes+at+end+stage+in+a+FUS-induced+disease+state+in+adult+rats.">Severe respiratory changes at end stage in a FUS-induced disease state in adult rats.</a> BMC Neuroscience. 17 (1), 69 (2016).</li><li>Xu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CMV-beta-actin+promoter+directs+higher+expression+from+an+adeno-associated+viral+vector+in+the+liver+than+the+cytomegalovirus+or+elongation+factor+1+alpha+promoter+and+results+in+therapeutic+levels+of+human+factor+X+in+mice.">CMV-beta-actin promoter directs higher expression from an adeno-associated viral vector in the liver than the cytomegalovirus or elongation factor 1 alpha promoter and results in therapeutic levels of human factor X in mice.</a> Hum Gene Ther. 12 (5), 563-573 (2001).</li><li>Jackson, K., Dayton, R., Klein, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+vector+&amp;#34;magic+bullet&amp;#34;:+targeted+expression+in+the+central+nervous+system+after+peripheral+delivery+using+the+synapsin+promoter.">Gene vector &amp;#34;magic bullet&amp;#34;: targeted expression in the central nervous system after peripheral delivery using the synapsin promoter.</a> Expert Opin Ther Targets. 20 (10), 1153-1154 (2016).</li><li>van Hulst, R., Klein, J., Lachmann, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas+embolism:+pathophysiology+and+treatment.">Gas embolism: pathophysiology and treatment.</a> Clin. Physiol. Funct. Imaging. 23 (5), 237-246 (2003).</li></ol>

En mängd leveransvägar har testats för AAV vektorer: intra-parenkymal, intra-cerebroventricular, intra-thecal, intravenös, intranasalt, intramuskulär, etc. Varje rutt kan ha särskilda fördelar samt nackdelar. Svans ven administrering av AAV till vuxna råttor är en tillförlitlig metod för att uppnå konsekvent transduktion i CNS. Den perifera injektion metoden undviker införandet av en injektion kanyl i CNS vävnader och är därför minimalt invasiv. Det effektiva CNS-uttryck som kan uppnås genom denna metod...

Rekombinant adeno-associerade (AAV) virusvektorer är oumbärliga verktyg för CNS forskning eftersom de är så effektiv för transducing nervceller invivo. AAV vektorer är mycket mångsidig för att studera olika transgener och protein isoformer, olika vävnader, olika värdart och olika administreringsvägar. Exempelvis kan AAV ges till möss av en perifer, relativt icke-invasiv, intravenös injektion till transduce nervceller i hela CNS som först beskrivs i Foust et al. och Duque o.a. (se JOVE papper av Gombash et al. (2014)). 1 , 2 , 3 denna gen leverans metod används i råttor effektivt uttrycka antingen grönt fluorescerande protein (GFP) eller ALS med protein, transactive svar DNA-bindande protein av 43 kDa (TDP-43) i CNS. 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 arbetar i råttor är betydande eftersom råttans fysiologiska och metabola parametrar är närmare människor jämfört med möss och det finns beteendemässiga och toxikologiska analyser som utformats speciellt för råttor. Dessutom fler transgena råtta linjer blir tillgängliga som kan utnyttjas i AAV gen överföring studier.
Metoderna beskrivs för expansiva CNS genöverföring i råtta och snabb, tillförlitlig kvantifiering av resultaten. Omfattande CNS transduktion används för att efterlikna symptomatologyen av ALS hos råttor genom att uttrycka TDP-43 hela ryggmärgen. Metoden är svansen ven injektioner av TDP-43 vektorn till unga vuxna råttor som används i Jackson et al. 6 , 8 , 9 efter flera veckor, poängsätts TDP-43-inducerad motor underskott av två metoder: fly reflex och rotarod som används i Dayton et al. och Jackson et al. 5 , 6 , 7 , 9 för kontroll GFP vektorns i postmortala analys beräknas området fluorescerande i lillhjärnan som ett index över transduktion effektivitet som används i Jackson et al. 6 , 8 analys av lillhjärnan har visat sig vara en snabb och tillförlitlig index av graden av CNS transduktion efter perifer gen leverans och bör tillämpas på en mängd metoder försöker perifera-till-central genöverföring.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Scale</td>
			<td>Pelouze</td>
			<td>SP5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nalgene bucket</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>12014000</td>
			<td>4000 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge tube</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>1615-5500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lactated Ringer&#39;s Solution</td>
			<td>Baxter Healthcare</td>
			<td>0338-0114-04</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini vortexer</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>128101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22624415</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory film</td>
			<td>Bemis</td>
			<td>PM996</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-mL syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>309626</td>
			<td>Comes with a 25g needle attached. 
			Replace with 27-30g needle for injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30g needle</td>
			<td>BD</td>
			<td>305106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Piramal Healthcare</td>
			<td>66794-013-25</td>
			<td>Isoflurane USP 250 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthesia mask</td>
			<td>Kopf Instruments</td>
			<td>906</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gauze</td>
			<td>Henry Schein</td>
			<td>100-2524</td>
			<td>2&#34; x 2&#34; (5cm x 5cm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipet tips</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>1111-0816</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipet</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>4642080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas anesthesia vaporizer</td>
			<td>SurgiVet</td>
			<td>4214322</td>
			<td>Classic T3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas anesthesia scavenger</td>
			<td>SurgiVet</td>
			<td>32373B10</td>
			<td>Enviro-PURE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating pad</td>
			<td>Sears</td>
			<td>17280</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bench pad</td>
			<td>VWR</td>
			<td>56617-006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotarod</td>
			<td>Panlab/Harvard Apparatus</td>
			<td>76-0772</td>
			<td>4 rats/ 4 mice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% Ethanol</td>
			<td>Decon Laboratories, Inc.</td>
			<td>2401</td>
			<td>140 proof</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% Isopropanol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89108-160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scion Image</td>
			<td>Scion Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GFP Tag Polyclonal Antibody</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A11122</td>
			<td>Primary Antibody - 1:500 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AlexaFluor 488</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A11070</td>
			<td>Secondary Antibody - 1:300 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axioskop 40 microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

methods and tips for intravenous administration of adeno-associated virus to rats and evaluation of central nervous system transduction

Adeno-associerade virusvektorer (AAV) är en nyckel reagens i neurovetenskaperna för klustrade regelbundet mellanliggande kort palindromic repetitioner (CRISPR), optogenetik, cre-lox inriktning, etc. Syftet med detta manuskript är att hjälpa utredaren försöker expansiva centrala nervsystemet (CNS) genöverföring i råtta via svans ven injektion av AAV. Omfattande uttryck är relevanta för villkor med utbredd patologi, och en råtta modell är betydande på grund av sin större storlek och fysiologiska likheter till människor jämfört med möss. I detta exempel ansökan används en omfattande neuronala transduktion att efterlikna en neurodegenerativ sjukdom som drabbar hela ryggmärgen, amyotrofisk lateralskleros (ALS). Den effektiva omfattande CNS transduktion kan också användas för att leverera terapeutiska proteinet faktorer i prekliniska studier. Efter en efter injektion uttryck intervall på flera veckor utvärderas effekterna av transduktion. För ett grönt fluorescerande protein (GFP) kontroll vektor beräknas beloppet av GFP i lillhjärnan snabbt och tillförlitligt av en grundläggande bildprogrammet. För motorisk sjukdom fenotyper som induceras av ALS relaterade protein transactive svar DNA-bindande protein av 43 kDa (TDP-43), poängsätts underskotten av fly reflex och rotarod. Bortom sjukdomen modellering och genterapi finns det olika potentiella tillämpningar för den omfattande gen inriktning beskrivs här. Utökad användning av denna metod kommer stödet att påskynda hypotesprövning i neurovetenskap och Neurogenetik.

TDP-43 inducerad motoriska funktionsnedsättningar skulle uppstå inom 2-6 veckor beroende på vilken dos av AAV TDP-43 används (figur 1). Misslyckade svans ven injektioner kommer att resultera i partiell eller inga nedskrivningar; AAV måste nå blodomloppet för att producera effekten. En framgångsrik injektion av AAV GFP kommer att resultera i GFP uttryck i hela hjärnan och ryggmärgen på en vektor-dosberoende sätt. När du använder starka rekombinan...

Watch this Scientific Journal Video about Methods and Tips for Intravenous Administration of Adeno-associated Virus to Rats and Evaluation of Central Nervous System Transduction at JoVE.com

Methods and Tips for Intravenous Administration of Adeno-associated Virus to Rats and Evaluation of Central Nervous System Transduction

Metoder och Tips för intravenös administrering av Adeno-associerade Virus till råttor och utvärdering av centrala nervsystemet transduktion

Metoder för en omfattande centrala nervsystemet gen leverans hos råtta omfattas. I det här exemplet är syftet att efterlikna en sjukdom som påverkar hela ryggmärgen. Den utbredda transduktion kan användas för att leverera ett terapeutiskt protein till CNS från en engångsavgift, perifer administrering.

Adeno-associated virus (AAV) vectors are a key reagent in the neurosciences for clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR), ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Systemic and Local Drug Delivery for Treating Diseases of the Central Nervous System in Rodent Models

Systemisk och lokal Drug Delivery för behandling av sjukdomar i centrala nervsystemet i gnagarmodeller

Thorough preclinical testing of central nervous system (CNS) therapeutics includes a consideration of routes of administration and agent biodistribution ...

Methods for Intravenous Self Administration in a Mouse Model

Metoder för intravenös självadministrering i en musmodell

Animal models have been developed to study the reinforcing effects of drugs, including the intravenous self-administration (IVSA) paradigm. The advantages ...

Production of Lentiviral Vectors for Transducing Cells from the Central Nervous System

Produktion av Lentiviral vektorer för att omvandla Celler från det centrala nervsystemet

Efficient gene delivery in the central nervous system (CNS) is important in studying gene functions, modeling neurological diseases and developing ...

Labeling of Single Cells in the Central Nervous System of Drosophila melanogaster

Labeling of Single Cells in the Central Nervous System of Drosophila melanogaster

Märkning av enstaka celler i det centrala nervsystemet hos<em&gt; Drosophila melanogaster</em

In this  article we describe how to individually label neurons in the embryonic CNS of Drosophila melanogaster by juxtacellular injection of the ...

An Injury Paradigm to Investigate Central Nervous System Repair in Drosophila

An Injury Paradigm to Investigate Central Nervous System Repair in Drosophila

En skada Paradigm att undersöka centrala nervsystemet Repair i<em&gt; Drosophila</em

An experimental method has been developed to investigate the cellular responses to central nervous system (CNS) injury using the fruit-fly Drosophila. ...

Direct Intraventricular Delivery of Drugs to the Rodent Central Nervous System

Direkt Intraventrikulär tillförsel av läkemedel till Gnagare Centrala nervsystemet

Due to an inability to cross the blood brain barrier, certain drugs need to be directly delivered into the central nervous system (CNS). Our lab focuses ...

Immunohistochemical Analysis in the Rat Central Nervous System and Peripheral Lymph Node Tissue Sections

Immunohistokemisk analys i Rat centrala nervsystemet och perifera lymfkörtelvävnadssnitt

Immunohistochemistry (IHC) provides highly specific, reliable and attractive protein visualization. Correct performance and interpretation of an IHC-based ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo optogenetic Stimulering av gnagare centrala nervsystemet

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Functional Evaluation of Biological Neurotoxins in Networked Cultures of Stem Cell-derived Central Nervous System Neurons

Funktionell utvärdering av biologisk Nervgifter i nätverkande Kulturer av stamceller som härrör centrala nervsystemet nervceller

Therapeutic and mechanistic studies of the presynaptically targeted clostridial neurotoxins (CNTs) have been limited by the need for a scalable, ...

Subpial Adeno-associated Virus 9 (AAV9) Vector Delivery in Adult Mice

Subpial Adeno-associated Virus 9 AAV9 Vector Delivery in Adult Mice

Subpierad adenoassocierad virus 9 (AAV9) vektorleverans i vuxna möss

The successful development of a subpial adeno-associated virus 9 (AAV9) vector delivery technique in adult rats and pigs has been reported on previously. ...