Name: intra-arterial delivery of neural stem cells to the rat and mouse brain: application to cerebral ischemia
Uploaded: 2020-06-26T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Intra-Arterial Delivery of Neural Stem Cells to the Rat and Mouse Brain: Application to Cerebral Ischemia at JoVE.com

وقد تم دعم هذا البحث من قبل ما يلي: جائزة AHA 14SDG20480186 لLC، فريق الابتكار الموضوع من جامعة شانشي للطب الصيني 2019-QN07 لBZ، والحبل الشوكي كنتاكي والرأس البحوث منحة 14-12A لKES وLC.

تمت الموافقة على جميع الإجراءات المتعلقة بالحيوانات من قبل لجنة العناية الحيوانية المؤسسية (IACUC) في جامعة كنتاكي ، وتم اتخاذ العناية المناسبة لتقليل الإجهاد أو الألم المرتبط بالجراحة.
1. إعداد قسطرة الحقن والسنانير الجراحية
<ol><li>بناء قسطرة الحقن (الشكل 1). ج?...

<ol>
	<li>Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stroke+research+in+2017:+surgical+progress+and+stem-cell+advances.">Stroke research in 2017: surgical progress and stem-cell advances.</a> The Lancet. Neurology. 17, 2-3 (2018).</li><li>Bliss, T., Guzman, R., Daadi, M., Steinberg, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+transplantation+therapy+for+stroke.">Cell transplantation therapy for stroke.</a> Stroke. 38, 817-826 (2007).</li><li>Boese, A. C., Le, Q. E., Pham, D., Hamblin, M. H., Lee, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+stem+cell+therapy+for+subacute+and+chronic+ischemic+stroke.">Neural stem cell therapy for subacute and chronic ischemic stroke.</a> Stem Cell Research &amp; Therapy. 9, 154 (2018).</li><li>Kokaia, Z., Llorente, I. L., Carmichael, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Customized+Brain+Cells+for+Stroke+Patients+Using+Pluripotent+Stem+Cells.">Customized Brain Cells for Stroke Patients Using Pluripotent Stem Cells.</a> Stroke. 49, 1091-1098 (2018).</li><li>Savitz, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+Stem+Cells+the+Next+Generation+of+Stroke+Therapeutics.">Are Stem Cells the Next Generation of Stroke Therapeutics.</a> Stroke. 49, 1056-1057 (2018).</li><li>Wechsler, L. R., Bates, D., Stroemer, P., Andrews-Zwilling, Y. S., Aizman, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+Therapy+for+Chronic+Stroke.">Cell Therapy for Chronic Stroke.</a> Stroke. 49, 1066-1074 (2018).</li><li>Muir, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+trial+design+for+stem+cell+therapies+in+stroke:+What+have+we+learned.">Clinical trial design for stem cell therapies in stroke: What have we learned.</a> Neurochemistry International. 106, 108-113 (2017).</li><li>Guzman, R., Janowski, M., Walczak, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intra-Arterial+Delivery+of+Cell+Therapies+for+Stroke.">Intra-Arterial Delivery of Cell Therapies for Stroke.</a> Stroke. 49, 1075-1082 (2018).</li><li>Misra, V., Lal, A., El Khoury, R., Chen, P. R., Savitz, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intra-arterial+delivery+of+cell+therapies+for+stroke.">Intra-arterial delivery of cell therapies for stroke.</a> Stem Cells and Development. 21, 1007-1015 (2012).</li><li>Argibay, B., 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=Intraarterial+route+increases+the+risk+of+cerebral+lesions+after+mesenchymal+cell+administration+in+animal+model+of+ischemia.">Intraarterial route increases the risk of cerebral lesions after mesenchymal cell administration in animal model of ischemia.</a> Scientific Reports. 7, 40758 (2017).</li><li>Kelly, 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=Transplanted+human+fetal+neural+stem+cells+survive,+migrate,+and+differentiate+in+ischemic+rat+cerebral+cortex.">Transplanted human fetal neural stem cells survive, migrate, and differentiate in ischemic rat cerebral cortex.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101, 11839-11844 (2004).</li><li>Chen, L., Swartz, K. R., Toborek, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vessel+microport+technique+for+applications+in+cerebrovascular+research.">Vessel microport technique for applications in cerebrovascular research.</a> Journal of Neuroscience Research. 87, 1718-1727 (2009).</li><li>Fischer, U. M., 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=Pulmonary+passage+is+a+major+obstacle+for+intravenous+stem+cell+delivery:+the+pulmonary+first-pass+effect.">Pulmonary passage is a major obstacle for intravenous stem cell delivery: the pulmonary first-pass effect.</a> Stem Cells and Development. 18, 683-692 (2009).</li><li>Misra, V., Ritchie, M. M., Stone, L. L., Low, W. C., Janardhan, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cell+therapy+in+ischemic+stroke:+role+of+IV+and+intra-arterial+therapy.">Stem cell therapy in ischemic stroke: role of IV and intra-arterial therapy.</a> Neurology. 79, 207-212 (2012).</li><li>Muir, K. W., Sinden, J., Miljan, E., Dunn, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracranial+delivery+of+stem+cells.">Intracranial delivery of stem cells.</a> Translational Stroke Research. 2, 266-271 (2011).</li><li>Boltze, J., 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=The+Dark+Side+of+the+Force+-+Constraints+and+Complications+of+Cell+Therapies+for+Stroke.">The Dark Side of the Force - Constraints and Complications of Cell Therapies for Stroke.</a> Frontiers in Neurology. 6, 155 (2015).</li><li>Huang, C., 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=Noninvasive+noncontact+speckle+contrast+diffuse+correlation+tomography+of+cerebral+blood+flow+in+rats.">Noninvasive noncontact speckle contrast diffuse correlation tomography of cerebral blood flow in rats.</a> Neuroimage. 198, 160-169 (2019).</li><li>Wong, J. 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=Attenuation+of+Cerebral+Ischemic+Injury+in+Smad1+Deficient+Mice.">Attenuation of Cerebral Ischemic Injury in Smad1 Deficient Mice.</a> PLoS One. 10, 0136967 (2015).</li><li>Zhang, B., 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=Deficiency+of+telomerase+activity+aggravates+the+blood-brain+barrier+disruption+and+neuroinflammatory+responses+in+a+model+of+experimental+stroke.">Deficiency of telomerase activity aggravates the blood-brain barrier disruption and neuroinflammatory responses in a model of experimental stroke.</a> Journal of Neuroscience Research. 88, 2859-2868 (2010).</li><li>Walker, T. L., Yasuda, T., Adams, D. J., Bartlett, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+doublecortin-expressing+population+in+the+developing+and+adult+brain+contains+multipotential+precursors+in+addition+to+neuronal-lineage+cells.">The doublecortin-expressing population in the developing and adult brain contains multipotential precursors in addition to neuronal-lineage cells.</a> The Journal of Neuroscience. 27, 3734-3742 (2007).</li><li>Progatzky, F., Dallman, M. J., Lo Celso, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+seeing+to+believing:+labelling+strategies+for+in+vivo+cell-tracking+experiments.">From seeing to believing: labelling strategies for in vivo cell-tracking experiments.</a> Interface Focus. 3, 20130001 (2013).</li><li>Bertrand, L., Dygert, L., Toborek, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+Ischemic+Stroke+and+Ischemia-reperfusion+in+Mice+Using+the+Middle+Artery+Occlusion+Technique+and+Visualization+of+Infarct+Area.">Induction of Ischemic Stroke and Ischemia-reperfusion in Mice Using the Middle Artery Occlusion Technique and Visualization of Infarct Area.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2017).</li><li>Leda, A. R., Dygert, L., Bertrand, L., Toborek, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+Microsurgery+Infusion+Technique+for+Targeted+Substance+Delivery+into+the+CNS+via+the+Internal+Carotid+Artery.">Mouse Microsurgery Infusion Technique for Targeted Substance Delivery into the CNS via the Internal Carotid Artery.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2017).</li><li>Chua, J. Y., 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=Intra-arterial+injection+of+neural+stem+cells+using+a+microneedle+technique+does+not+cause+microembolic+strokes.">Intra-arterial injection of neural stem cells using a microneedle technique does not cause microembolic strokes.</a> Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 31, 1263-1271 (2011).</li><li>Potts, M. B., Silvestrini, M. T., Lim, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Devices+for+cell+transplantation+into+the+central+nervous+system:+Design+considerations+and+emerging+technologies.">Devices for cell transplantation into the central nervous system: Design considerations and emerging technologies.</a> Surgical Neurology International. 4, 22-30 (2013).</li><li>Duma, C., 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=Human+intracerebroventricular+(ICV)+injection+of+autologous,+non-engineered,+adipose-derived+stromal+vascular+fraction+(ADSVF)+for+neurodegenerative+disorders:+results+of+a+3-year+phase+1+study+of+113+injections+in+31+patients.">Human intracerebroventricular (ICV) injection of autologous, non-engineered, adipose-derived stromal vascular fraction (ADSVF) for neurodegenerative disorders: results of a 3-year phase 1 study of 113 injections in 31 patients.</a> Molecular Biology Reports. 46, 5257-5272 (2019).</li></ol>

ولا يزال العلاج بالخلايا الجذعية للأمراض العصبية في مرحلة استكشافية مبكرة. وتتمثل إحدى القضايا الرئيسية في عدم وجود طريقة راسخة لإيصال الـ SCs أو NSCs إلى الدماغ.
على الرغم من أنه يمكن اكتشاف SCs/NSCs الخارجية في الدماغ بعد الحقن الوريدي (IV) أو داخل الصفاق (IP) أو الحقن داخل البارفين?...

العلاج بالخلايا الجذعية (SC) يحمل إمكانات هائلة كعلاج للأمراض العصبية، بما في ذلك السكتة الدماغية، صدمة الرأس والخرف1،2،3،4،5،6. ومع ذلك ، فإن طريقة فعالة لتقديم SCs الخارجية إلى الدماغ المريض لا تزال إشكالية2،6،7،8،99،10،11،12،13. SCs تسليمها من خلال طرق التسليم الطرفية، بما في ذلك الحقن الوريدي (IV) أو داخل الصفاق (IP)، تخضع لتصفية أول تمريرة في دوران الأوعية الدقيقة، وخاصة في الرئة والكبد والطحال والعضلات8،,9،,13،,14،وزيادة فرص تراكم الخلايا في المناطق غير المستهدفة. طريقة الحقن داخل المخية الغازية ينتج في الأنسجة المخية المترجمة الضرر وتوزيع مقيد جدا من SCs بالقرب من موقع الحقن2,6,8,14,15,16. لقد أنشأنا مؤخرًا طريقة حقن داخل الشرايين تعتمد على القسطرة لتقديم SCs العصبية الخارجية (NSCs) ، والتي يتم وصفها هنا في نموذج القوارض من السكتة الدماغية الدماغية المحورية. نحن نحفز عابرة (1 ح) إصابة نقص التروية reperfusion في نصف الكرة الأرضية واحد باستخدام خيوط مطاط سيليكون المغلفة لocclude الشريان الدماغي الأوسط الأيسر (MCA) في الفأر أو الفئران17،18،19. في هذا النموذج لاحظنا أن ما يقرب من 75-85٪ اكتئاب تدفق الدم الدماغي (CBF) في نصف الكرة الأرضية ipsilateral مع دوبلر الليزر أو الليزر التصوير البقع17،19، مما يؤدي إلى عجز عصبي ثابت17،18،19.
لأغراض توفير الوقت، يتم تعيين الفيديو للعب بمعدل ضعف السرعة العادية والإجراءات الجراحية الروتينية مثل إعداد الجلد وإغلاق الجرح مع خياطة واستخدام وإعداد مضخة حقنة الآلية لا تقدم. ويتضح طريقة التسليم داخل الشرايين من NSCs في سياق نموذج انسداد الشريان الدماغي الأوسط (MCAO) من السكتة الدماغية التجريبية في القوارض. لذلك، نحن نشمل إجراء السكتة الدماغية الإقفارية العابرة من أجل إظهار كيفية إجراء الجراحة الثانية، الحقن داخل الشرايين، باستخدام الموقع الجراحي السابق على نفس الحيوان. 10- ويتضح جدوى الولادة داخل الشرايين من مراكز الأمومة الوطنية في نماذج السكتة الدماغية القوارض من خلال تقييم توزيع والبقاء في المراكز غير المتخصصة الخارجية. سيتم الإبلاغ عن فعالية العلاج NSC لتكين أمراض الدماغ والخلل العصبي بشكل منفصل.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>20 G needle</td>
			<td>Becton &#38; Dickinson</td>
			<td>BD PrecisionGlide 305175</td>
			<td>preparation of injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>26 G needle</td>
			<td>Becton &#38; Dickinson</td>
			<td>BD PrecisionGlide 305111</td>
			<td>preparation of injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>27 G needle</td>
			<td>Becton &#38; Dickinson</td>
			<td>BD PrecisionGlide 305136</td>
			<td>preparation of injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-0 NFS-2 suture with needle</td>
			<td>Henry Schein Animal Health</td>
			<td>56905</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-0 nylon suture</td>
			<td>Teleflex/Braintree Scientific</td>
			<td>104-s</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accutase</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>7922</td>
			<td>cell detachment solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>blade</td>
			<td>Bard-Parker</td>
			<td>10</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine-SR Lab</td>
			<td>ZooPharm</td>
			<td>Buprenorphine-SR Lab&#174;</td>
			<td>analgesia (0.6-1 mg/kg over 3 d)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium/magnisum free PBS</td>
			<td>VWR</td>
			<td>02-0119-0500</td>
			<td>NSC dissociation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DCX antibody</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>AB2253</td>
			<td>immunostaining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GFAP antibody</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>180063</td>
			<td>immunostaining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Henry Schein Animal Health</td>
			<td>50562-1</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MCAO filament for mouse</td>
			<td>Doccol</td>
			<td>702223PK5Re</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MCAO filament for rat</td>
			<td>Doccol</td>
			<td>503334PK5Re</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRE010 catheter</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>MRE010</td>
			<td>preparation of injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRE025 catheter</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>MRE025</td>
			<td>preparation of injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRE050 catheter</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>MRE050</td>
			<td>preparation of injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nu-Tears Ointment</td>
			<td>NuLife Pharmaceuticals</td>
			<td>Nu-Tears Ointment</td>
			<td>eye care during surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S&#38;T Forceps - SuperGrip Tips JF-5TC Angled</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>00649-11</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S&#38;T Forceps - SuperGrip Tips JF-5TC Straight</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>00632-11</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superglue</td>
			<td>Pacer Technology</td>
			<td>15187</td>
			<td>preparation of injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syringe pump</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td>GenieTouch</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tuj1 antibody</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>MAb1637</td>
			<td>immunostaining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>two-component 5 minute epoxy</td>
			<td>Devcon</td>
			<td>20445</td>
			<td>preparation of injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vannas spring scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>15000-08</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vascular clamps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>00400-03</td>
			<td>surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zeiss microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Axio Imager 2</td>
			<td>microscopy</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

intra-arterial delivery of neural stem cells to the rat and mouse brain: application to cerebral ischemia

العلاج بالخلايا الجذعية العصبية (NSC) هو علاج مبتكر ناشئ للسكتة الدماغية وإصابات الدماغ الرضية والاضطرابات العصبية. بالمقارنة مع الولادة داخل الجمجمة، فإن الإدارة داخل الشرايين للNSCs أقل توغلاً وتنتج توزيعاً أكثر انتشاراً للـ NSCs داخل الدماغ. وعلاوة على ذلك، يسمح التسليم داخل الشرايين تأثير المرور الأول في الدورة الدموية في الدماغ، مما يقلل من احتمال محاصرة الخلايا في الأجهزة الطرفية، مثل الكبد والطحال، وهي مضاعفات مرتبطة بالحقن المحيطي. هنا، نحن بالتفصيل منهجية، في كل من الفئران والجرذان، لتسليم NSCs من خلال الشريان السباتي المشترك (الماوس) أو الشريان السباتي الخارجي (الفئران) إلى نصف الكرة الأرضية أقل من المتوسط بعد السكتة الدماغية. باستخدام NSCs المسمى GFP ، نوضح التوزيع الواسع النطاق الذي تحقق في جميع أنحاء نصف الكرة الأرضية الإب وسائل القوارض في 1 d و 1 أسبوع و 4 أسابيع بعد الولادة بعد الإشهار ، مع كثافة أعلى في موقع إصابة الإقفاري أو بالقرب منه. بالإضافة إلى البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل، نعرض أدلة على تمايز الخلايا التي تحمل علامة GFP في 4 أسابيع. ويمكن أيضاً استخدام نهج التسليم داخل الشرايين الموصوف هنا بالنسبة للـ NSCs في إدارة المركبات العلاجية، وبالتالي قابليته للتطبيق الواسع على نماذج الإصابات والأمراض المتنوعة في الجهاز العصبي المركزي عبر أنواع متعددة.

تم الكشف عن NSCs المسمى GFP بسهولة في الدماغ الإقفاري ، ومعظمها في نصف الكرة المتوسطي ، خاصة في penumbra وعلى طول حافة الإصابة(الشكل 6). الفاحص كان وحيد التعمية أثناء التصوير والتحليل.
على سبيل المثال، في 1 د بعد الحقن، تم الكشف عن NSCs داخل قرن آمون الماوس. وأظهرت مجموع?...

Watch this Scientific Journal Video about Intra-Arterial Delivery of Neural Stem Cells to the Rat and Mouse Brain: Application to Cerebral Ischemia at JoVE.com

Intra-Arterial Delivery of Neural Stem Cells to the Rat and Mouse Brain: Application to Cerebral Ischemia

طريقة لتوصيل الخلايا الجذعية العصبية، قابلة للتكيف مع حلول الحقن أو التعليقات، من خلال الشريان السباتي المشترك (الماوس) أو الشريان السباتي الخارجي (الجرذ) بعد السكتة الدماغية الإقفارية. يتم توزيع الخلايا عن طريق الحقن على نطاق واسع في جميع أنحاء الدماغ parenchyma ويمكن الكشف عنها تصل إلى 30 د بعد الولادة.

التسليم داخل الشرايين للخلايا الجذعية العصبية إلى الدماغ الفئران والفأر: تطبيق على الإقفاري الدماغي

Neural stem cell (NSC) therapy is an emerging innovative treatment for stroke, traumatic brain injury and neurodegenerative disorders. As compared to ...

السكتة الدماغية هي السبب الرئيسي للوفيات والعجز في جميع أنحاء العالم. على الرغم من أن الجلطات والإزالة الجراحية لادبوس الأوعية الدموية الدماغية يمكن أن يؤديها في المرضى المختارين، لا تزال هناك حاجة ملحة لعلاجات فعالة ضد السكتة الدماغية. هنا، نُظهر تسليم الخلايا الجذعية داخل الشرايين على القسطرة إلى نصف الكرة الأرضية كنظام محتمل لعلاج السكتة الدماغية.أولاً، نقدم كيفية إعداد قسطرة الحقن والسنانير الجراحية. قمنا بتصميم نوعين من قسطرة الحقن للحقن داخل الشرايين. تصميم واحد يستخدم لحقن محلول أو تعليق لا يتطلب مسح الأنبوب.تصميم اثنين يسمح حقن الخلايا الجذعية العصبية، تليها تدفق من حجم القتلى لتقديم الحجم الكامل. لبناء مجموعة من القسطرة الحقن، وسوف تحتاج 26 قياس و 20 قياس الإبر، وطول 10 إلى 15 سم من رن 25 القسطرة وثلاثة سنتيمتر طول 50 و 50 رن 10 القسطرة. قطع كل من نصائح إبرة وتلميع نهاية معدنية على الصنفرة لإعادة فتح الأنبوب وسلاسة الحواف ومن ثم تدفق مع المياه المقطرة لتنظيف تتحمل وغسل قبالة الحطام.يظهر الشكل إغلاق نهاية إبرة قياس 20 بعد قص قبالة طرف الإبرة، والتي يتم إعادة فتحها مع تحمل على نحو سلس بعد تلميع. تحت المجهر، أدخل إبرة قياس 20 في نهاية أنابيب 50 رن. ثني إبرة قياس 26 ثم تخترق الأنابيب تحت نهاية طرف إبرة قياس 20.تأمين إبرة قياس 26 مع الغراء السوبر. ثم تضمين اثنين من محاور إبرة والأنابيب والإيبوكسي لبناء كتلة صلبة لتعزيز القوة. سوف تحتاج أيضا ثلاثة خطاطيف الجراحية لعقد الأنسجة في موقف للحصول على أفضل التعرض للمواقع الجراحية.قطع واحد ونصف إلى اثنين رمح إبرة سنتيمتر طويل من إبرة قياس 27 وتلميع كلا طرفي على الصنفرة حتى مملة. استخدام المشبك hemostatic صغيرة لثني رمح في خطاف في نهاية واحدة وعلى شكل حلقة في الطرف الآخر. أدخل قسطرة 10 إلى 15 سنتيمترًا من خلال حلقة التصوير بالرنين المغناطيسي 25 وآمن مع شريط جراحي واضح.جعل اثنين أكثر hooks باستخدام نفس الأسلوب. وينبغي أن تكون غارقة في السنانير ونظام القسطرة بين عشية وضحاها في الإيثانول 70 في المئة للتعقيم. وقد وافقت اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها في جامعة كنتاكي على جميع الإجراءات المتعلقة برعايا الحيوانات.نحن نستخدم ENT الدماغ الماوس الجنينية لثقافة GFP، الخلايا الجذعية العصبية الإيجابية. يمكن تصور الأجنة الإيجابية من GFP بسهولة في قناة FITC على مجهر فلوري. في حين أن الأجنة البرية من النوع لا تظهر الفلورس باستخدام نفس التعرض.لا يظهر الفلور الذاتي للأجنة البرية إلا عندما يزداد وقت التعرض 100 مرة. يتم جمع القشرة الجنينية واستخدامها لإنشاء ثقافات الخلايا الجذعية العصبية بعد بروتوكول الشركة المصنعة. هذه الخلايا الجذعية العصبية يمكن أن تشكل neurospheres ويمكن أن يكون مرور أكثر من 10 أجيال ، وأنها يمكن أن تفرق في غليا هي الخلايا العصبية.يمكن استخدام لوحة من علامات الخلايا الجذعية الجنينية مثل نانوغ، SSEA1، Oct4 وSoc3 لتحديد خصائص الخلايا الجذعية أثناء وجوده في الخلايا العصبية. تم زرع الخلايا العصبية في وسائل الإعلام ، بعد بروتوكول الشركة المصنعة واستخدامها بين المقاطع الثالثة والخامسة لتسليم الخلايا الجذعية العصبية. تم إحداث السكتة الدماغية الإقفاري في نصف الكرة الأيسر لكل من الفئران والجرذان ، وذلك باستخدام خيوط تستند ، انسداد الشريان الدماغي الأوسط ، MCAO مع بعض التعديلات اعتمادا على الأنواع.في الفئران، يتم إدراج خيوط من خلال الشريان السباتي المشترك، CCA والمتقدمة في الشريان السباتي الداخلي، ICA. بينما في الفئران، يتم إدخال خيوط من خلال الشريان السباتي الخارجي، ECA في ICA بسبب مساحة العمل أكبر. هنا نُظهر جراحة الفأربعد إجراء شق في منتصف الطريق على طول الرقبة، فصل الأنسجة الكامنة باستخدام تشريح حاد. استخدم السنانير الجراحية الدقيقة الثلاثة المصنوعة من مهاوي الإبر 27 قياسًا لتحقيق مجال بصري أفضل. يشير المربع الأسود إلى المنطقة الجراحية للخطوة التالية.طبقة العضلات فوق CCA اليسار مفتوحة بعناية لفضح CCA اليسار والعصب المبهم. اتبع CCA حتى تصل إلى وتحديد التشعب. وينبغي توخي الحذر لا تمتد، وتشريد أو الضغط على هذا العصب CCA أو المبهمة.فتح بعناية النسيج الضام واضحة، تغطي CCA والعصب المبهم. حرّر المساحة تحت هذا CCA مع طرف من ملقط وعزل الجذعية CCA قدر الإمكان. الخيط مزدوجة الذين تقطعت بهم السبل ستة O مضفر خياطة النايلون الجراحية تحت CCA.قطع نقطة الأوسط لترك إلى الغرز الكامنة تحت CCA. وضع خياطة أخرى من النايلون تحت CCA. ربط زلة على خياطة العلوي، والاحتفاظ بها فضفاضة.فصل الغرزين السفليين. ربط عقدة زلة مع خياطة الأوسط، والاحتفاظ بها فضفاضة في الوقت الراهن. ربط عقدة الجراح مع خياطة أقل ونقلها إلى نهاية قريبة قدر الإمكان.تقليم أسفل ينتهي الغرز. مزيد من فضح CCA وراء التشعب. دفع زلة فضفاضة العلوي إلى التشعب وتشديد عليه لمنع تدفق الدم الخلفي.وضع المطاط السيليكون المغلفة 70 نايلون MCAO خياطة بجوار CCA. باستخدام مقص صغير، وقطع شق صغير على CCA، بجانب عقدة أقل. أدخل طرف خياطة MCAO في CCA من خلال هذا الشق وتقدمه إلى العقدة العليا.ضبط موقف عقدة الأوسط وتشديد عليه حتى يمكن أن تعقد خياطة MCAO في الموقف. لا تشديد عقدة مفرط. الافراج عن عقدة العليا، ولكن جعل عقدة زلة فضفاضة أخرى في نفس الموقع.تقدم خياطة MCAO في ICA. تأكيد خياطة MCAO يمر التشعب في ICA. يجب أن يكون مسار الغرز مستقيمًا نسبيًا ، ويدخل في عمق الأنسجة أثناء تقدمها.تحقق من علامة الفضة على نهاية خياطة. تأكد من أنه يصل إلى التشعب. تحقق من اتجاه خياطة MCAO مرة أخرى.ضبط عقدة العلوي والمتوسط لضمان عدم تسرب الدم. مزيد من التقدم في خياطة MCAO، وتشديد العقدتين العلويتين لتأمين خياطة MCAO في مكان. بدء تسجيل الوقت لمدة ساعة واحدة من نقص التروية.بعد ساعة واحدة من نقص التروية، نقوم ب تخدير الحيوان وإعادة فتح جرح الجلد. كشف المنطقة الجراحية. تحديد موقع سليوكينوس العلوية والمتوسطة.حرر العقدة العلوية بلطف. سحب بلطف خياطة MCAO حتى الجزء الأبيض المطاط السيليكون تصل إلى عقدة الأوسط. شد العقدة العليا لعقد خياطة MCAO في مكان لتجنب النزيف.الافراج بلطف slipknot الأوسط. سحب خياطة MCAO حتى نهايتها يمر العقدة العليا. تشديد العقدة العليا.ضع الانزلاق الأوسط فوق الشق مباشرة على CCA. تشديد slipknot الأوسط. إزالة العقدة العليا.تقليم ينتهي خياطة من عقدة الأوسط. أغلق جرح الجلد واسمح للحيوان بالتعافي. بناءً على خبرتنا، حقن الخلايا الجذعية العصبية بأمان عبر هذا الطريق الشرياني بين يوم واحد وثلاثة أيام بعد السكتة الدماغية.مرة أخرى، هناك اختلافات طفيفة بين الماوس وجراحات الفئران لحقن الخلايا الجذعية العصبية. وهنا نُظهر جراحة الفأر في اليوم الثالث بعد السكتة الدماغية، تخدير الحيوان، وإعادة فتح الجرح وإعادة فضح CCA.وضع خياطة جراحية مزدوجة تقطعت بهم السبل تحت CCA وقطع عليه في منتصف للحصول على اثنين من الغرز. ضع الغرزتين بشكل صحيح. جعل slipknot مع خياطة العلوي.ضعه مباشرة تحت التشعب. تشديد زلة العلوي. جعل slipknot آخر مع خياطة الأوسط.قطع شق صغير الحق فوق عقدة قلصت المتبقية من جراحة السكتة الدماغية. تقليم غيض من 10 رنة مع زاوية من 45 درجة تقريبا. استخدم هذه النهاية الحادة للدخول في الشق على CCA.يجب الحرص على ضبط زاوية الإدخال بشكل صحيح والقوة المستخدمة لإدخال القسطرة. وإلا، قد لا يدخل القسطرة CCA أو قد ثقب عليه. أدخل القسطرة وتقدم حتى يصل الطرف إلى العقدة العليا.تشديد زلة الأوسط لعقد القسطرة في مكان وضمان عدم وجود ربط الدم. أطلق العقدة العليا. جعل عقدة زلة مع خياطة العلوي.ضبط زاوية القسطرة داخل CCA والمواقف من كل عقدة حتى تدفق سريع من الدم مرئيا، مما يدل على نجاح الاتصال بين القسطرة وتدفق CCA. إبدأ مضخة الحقنة الدم في القسطرة سوف يتم مسح مرة أخرى إلى CCA.إنهاء الحقن بعد خمس دقائق. ليغيت العقدة العليا. حرر العقدة الوسطى واسحب القسطرة.ليغيت العقدة الوسطى. تقليم كل عقدة. أغلق الجرح و تسمح للحيوان بالتعافي.بعد الحقن داخل الشرايين، تم العثور على الخلايا الجذعية العصبية في الغالب GFP المسمى في نصف الكرة الأرضية. هنا، نعرض التوزيع في فرس الحصن في يوم واحد بعد الحقن. في نصف الكرة الأرضية، بعض الخلايا الجذعية العصبية الإيجابية GFP المترجمة في القشرة و المخطط، والتعبير عن كورت مزدوجة، علامة على الخلايا العصبية غير ناضجة.هذه هي الصور التمثيلية من الشام والسكتة الدماغية مع أو بدون حقن الخلايا الجذعية العصبية في سبعة أيام بعد الحقن. في 30 يوما بعد الولادة، يمكن الكشف عن الفلورس التلقائي طفيفة فقط من خلال قناة فيت في في الحيوانات التي تتلقى حقن السيارة. بينما في الخلايا الجذعية حقن الحيوانات، GFP المسمى الخلايا الجذعية العصبية يمكن العثور عليها في الدماغ المصاب مع التعبير عن علامات الخلايا المختلفة مثل علامة جيلو GFP أو tujuan علامة الخلايا العصبية.تشير الأسهم البيضاء في كل صورة إلى الخلايا الجذعية العصبية التي تعبر عن علامات GFP أو tujuan على التوالي. في الختام، الحقن داخل الشرايين هو وسيلة مجدية لتسليم الخلايا الجذعية العصبية لعلاج السكتة الدماغية. يمكن للخلايا الجذعية العصبية البقاء على قيد الحياة والتمييز في أنواع الخلايا المختلفة داخل الدماغ المصاب.وأخيرا، يمكن أيضا أن طريقة الحقن داخل الشرايين التي أدخلت هنا يمكن استخدامها أيضا لتسليم الحلول والتعليق.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Focal Cerebral Ischemia Model by Endovascular Suture Occlusion of the Middle Cerebral Artery in the Rat

التنسيق النموذجي نقص تروية الدماغ عن طريق خياطة اللف انسداد الشريان الدماغي الأوسط في الجرذ

Stroke is the leading cause of disability and the third leading cause of death in adults worldwide1. In human stroke, there exists a highly variable ...

Gene Delivery to Postnatal Rat Brain by Non-ventricular Plasmid Injection and Electroporation

تسليم الجينات إلى الدماغ الجرذ بعد الولادة من غير البطين حقن البلازميد وElectroporation

Creation of transgenic animals is a standard approach in studying functions of a gene of interest in vivo. However, many knockout or transgenic animals ...

Isolation and Expansion of the Adult Mouse Neural Stem Cells Using the Neurosphere Assay

العزل والتوسع في الخلايا الجذعية العصبية الكبار باستخدام الفحص Neurosphere

Isolation and expansion of the putative neural stem cells (NSCs) from the adult murine brain was first described by Reynolds and Weiss in 1992 employing a ...

Detection of Microregional Hypoxia in Mouse Cerebral Cortex by Two-photon Imaging of Endogenous NADH Fluorescence

كشف عن نقص الأكسجة Microregional في اللحاء المخي الفأر بواسطة التصوير ثنائي الفوتون من الإسفار NADH الذاتية

The brain's ability to function at high levels of metabolic demand depends on continuous oxygen supply through blood flow and tissue oxygen diffusion. ...

Growing Neural Stem Cells from Conventional and Nonconventional Regions of the Adult Rodent Brain

تزايد الخلايا الجذعية العصبية من المناطق التقليدية وغير التقليدية من الدماغ الكبار القوارض

Recent work demonstrates that central nervous system (CNS) regeneration and tumorigenesis involves populations of stem cells (SCs) resident within the ...

Assessing Cell Cycle Progression of Neural Stem and Progenitor Cells in the Mouse Developing Brain after Genotoxic Stress

تقييم التقدم دورة الخلية الجذعية العصبية من الخلايا والسلف في تطوير الدماغ ماوس بعد الإجهاد السمية الوراثية

Neurons of the cerebral cortex are generated during brain development from different types of neural stem and progenitor cells (NSPC), which form a ...

Isolation and Culture of Adult Neural Stem Cells from the Mouse Subcallosal Zone

العزلة والثقافة من الخلايا الجذعية البالغة العصبية من المنطقة تحت الثفني ماوس

Adult neural stem cells (aNSCs) can be used for the regeneration of damaged brain tissue. NSCs have the potential for differentiation and proliferation ...

Development of a Refined Protocol for Trans-scleral Subretinal Transplantation of Human Retinal Pigment Epithelial Cells into Rat Eyes

وضع البروتوكول المكرر لزرع الخلايا الظهارية الصبغية الشبكية البشرية ترانس-سكليرال سوبريتينال في عيون الفئران

Degenerative retinal diseases such as age-related macular degeneration (AMD) are the leading cause of irreversible vision loss worldwide. AMD is ...

Simultaneous Evaluation of Cerebral Hemodynamics and Light Scattering Properties of the In Vivo Rat Brain Using Multispectral Diffuse Reflectance Imaging

Simultaneous Evaluation of Cerebral Hemodynamics and Light Scattering Properties of the In Vivo Rat Brain Using Multispectral Diffuse Reflectance Imaging

تقييم في وقت واحد من الشلل ديناميكا الدم وتشتت الضوء خصائص<em&gt; في فيفو</em&gt; الجرذ الدماغ عن طريق المتعددة الأطياف منتشر الانعكاس التصوير

The simultaneous evaluation of cerebral hemodynamics and the light scattering properties of in vivo rat brain tissue is demonstrated using a conventional ...