Farelerde İntratimik Enjeksiyon için Minimal İnvaziv, Doğru ve Etkili Bir Teknik
Summary
Bu protokol, açık cerrahi riskini önlemek ve kör perkütan enjeksiyonların doğruluğunu artırmak için farelerde intratimik enjeksiyon için oluşturulan girişimsel bir radyoloji prosedürünü tanımlamaktadır.
Abstract
Fare modellerinde intratimik enjeksiyon, genetik ve edinilmiş T hücre bozuklukları da dahil olmak üzere timik ve bağışıklık fonksiyonlarını incelemek için önemli bir tekniktir. Bu, reaktiflerin ve / veya hücrelerin canlı farelerin timusuna doğrudan birikmesi için yöntemler gerektirir. Geleneksel intratimik enjeksiyon yöntemleri, her ikisi de önemli sınırlamalara sahip olan göğüs cerrahisi veya minimal invaziv perkütan kör enjeksiyonları içerir. Ultra yüksek frekanslı ultrason görüntüleme cihazları, farelerde görüntü rehberliğinde perkütan enjeksiyonları mümkün kılarak perkütan enjeksiyon yaklaşımının enjeksiyon doğruluğunu büyük ölçüde artırmış ve daha küçük hedeflerin enjeksiyonunu sağlamıştır. Bununla birlikte, görüntü kılavuzlu enjeksiyonlar, entegre bir raylı sistemin kullanımına dayanır ve bu da bunu katı ve zaman alıcı bir prosedür haline getirir. Farelerde perkütan intratimik enjeksiyonlar için benzersiz, güvenli ve etkili bir yöntem burada sunulmakta ve enjeksiyonlar için raylı sisteme olan bağımlılığı ortadan kaldırmaktadır. Teknik, fare timusunu invaziv olmayan bir şekilde görüntülemek için yüksek çözünürlüklü bir mikro-ultrason ünitesi kullanmaya dayanır. Serbest el tekniği kullanarak, bir radyolog sonografik rehberlik altında doğrudan fare timusuna bir iğne ucu yerleştirebilir. Fareler görüntülemeden önce temizlenir ve anestezi altına alınır. Ultrason rehberliğindeki prosedürlerde usta deneyimli bir radyolog için, belirtilen tekniğin öğrenme süresi, tipik olarak bir seansta oldukça kısadır. Yöntem, fareler için düşük morbidite ve mortalite oranına sahiptir ve perkütan enjeksiyon için mevcut mekanik destekli tekniklerden çok daha hızlıdır. Araştırmacının, hayvan üzerinde minimum stresle her büyüklükteki (yaşlı veya immün yetmezlikli farelerin timusları gibi çok küçük organlar dahil) timüzlerin hassas ve güvenilir perkütan enjeksiyonlarını verimli bir şekilde gerçekleştirmesini sağlar. Bu yöntem, istenirse bireysel lobların enjeksiyonunu sağlar ve prosedürün zaman kazandıran doğası nedeniyle büyük ölçekli deneyleri kolaylaştırır.
Introduction
Timus, T hücresi gelişimi ve bağışıklığında önemli bir role sahiptir. Timik evrim, genetik bozukluklar, enfeksiyonlar ve kanser tedavilerinin neden olabileceği T hücre eksikliği, diğer faktörlerin yanı sıra, yüksek mortalite ve morbiditeye yol açmaktadır 1,2. Fare modelleri hem temel hem de translasyonel immünoloji araştırmalarında vazgeçilmezdir ve timik biyoloji ve T hücresi gelişimini incelemek ve ayrıca timik disfonksiyon ve T hücre eksikliğinden muzdarip olanlar için tedaviler geliştirmek için onlarca yıldır kullanılmaktadır 3,4,5.
Timik araştırmaların merkezi bir kısmı, fare modellerinde hücreler, genler veya proteinler gibi biyolojik materyallerin intratimik enjeksiyonu olmuştur 6,7,8,9,10,11,12. Konvansiyonel intratimik enjeksiyon yöntemleri, torakotomi ve ardından doğrudan görselleştirme altında intratimik enjeksiyon veya mediastenin içine “kör” perkütan enjeksiyon kullanır. Cerrahi yaklaşım, diğerlerinin yanı sıra pnömotoraks riskini önemli ölçüde artırır. Dahası, bu ameliyat sırasında artan stres immünsüpresyona neden olur, böylece potansiyel olarak immünolojik verilerden ödün verir13. Deneyimli araştırmacılar, bazı uygulamalardan sonra, kör enjeksiyon tekniğini uygulayabilirler, ancak bu yaklaşım daha az doğrudur ve bu nedenle deneysel konuları büyük bir timuslu genç farelerle sınırlar.
Ultrason rehberliğinin kullanımı, geleneksel intratimik enjeksiyon yaklaşımlarına kesin ve minimal invaziv bir alternatif olarak tanıtılmıştır14. Bununla birlikte, serbest el tekniği yerine entegre raylı sistem kullanıldığında bu prosedür çok zaman alıcıdır. Enjeksiyon montajı ile enjeksiyonların gerçekleştirilmesi, dikkatli görüntüleme optimizasyonu ve dönüştürücü standı ve montajı, X, Y ve Z konumlandırma sistemi gibi çeşitli ataşmanların yardımıyla dönüştürücünün konumlandırılmasını ve ayrıca mikro manipülasyon kontrollerinin ve ray sistemi uzantılarının yetkin bir şekilde çalışmasını gerektirir. Basit bir alternatif teknik olan ultrason rehberliğinde timik enjeksiyon, burada bir radyolog tarafından yukarıda açıklanan yöntemlere hem hızlı hem de doğru minimal invaziv bir alternatif olan serbest el yaklaşımı15 kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Daha da önemlisi, mevcut yaklaşım, enjeksiyon montajına ve entegre raylı sisteme ihtiyaç duymadan herhangi bir yüksek çözünürlüklü ultrason görüntüleme sistemi ile gerçekleştirilebilir. Özellikle çok sayıda farenin enjekte edilmesini gerektiren çalışmalar içinyararlıdır 11, her iki timik lobun enjeksiyonunu içeren deneyler için veya yaşlı, ışınlanmış veya bağışıklık sistemi baskılanmış farelerde küçük timüslerin doğru enjeksiyonuiçin 12.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ultrason rehberliğinde serbest el enjeksiyonu, çalışma materyallerini timusa verimli ve aseptik bir şekilde iletmek için oldukça doğru bir tekniktir. Enjeksiyon bölgesinde cildin ilk sterilizasyonunu takiben, steril eldivenler, steril ultrason prob kapakları ve steril ultrason jeli kullanımı nedeniyle prosedür sırasında sterilite korunur. Kör perkütan yaklaşım 10,17’nin aksine veya farelerde intratimik enjeksiyonlar için yaygın olarak kullanılan yöntemler olan timus </…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Raymond H. Thornton’a bu teknik üzerindeki anlayışlı ve kapsamlı erken çalışmaları için teşekkür ederiz. Bu çalışma, Ulusal Kanser Enstitüsü (NCI 1R37CA250661-01A1), Çocuk Lösemi Araştırma Derneği, Hackensack Meridyen Tıp Fakültesi ve HUMC Vakfı / Çocuk Kanseriyle Mücadele hibe desteği ile finanse edilmiştir.
Materials
| Aquasonic 100 Ultrasound Gel | Parker Laboratories (Fairfield, NJ, USA) | 01-01 | Sterile Ultrasound Transmission Gel |
| B6;CAG-luc, -GFP mouse | The Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME, USA) | 025854 | Bioluminescence cell source |
| BD Insulin Syringes with needle | Becton Dickinson (Franklin Lakes, NJ, USA) | 328431 | Ultra-fine needle – 12.7 mm, 30 G |
| C57BL/6 mouse – aged | The Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME, USA) | 000664 | age 6 months old; aged model |
| C57BL/6 mouse – young | The Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME, USA) | 000664 | age 4-6 weeks; young model |
| Chloraprep One-step 0.67 mL | CareFusion (El Paso, TX, USA) | 260449 | chlorhexidine gluconate applicator |
| Curity Cotton Tipped Applicator | Cardinal Health (Dublin, OH, USA) | A5000-2 | Sterile, 6" |
| D-Luciferin | Gold Biotechnology (St Louis, MO, USA) | LUCK-1G | |
| Isoflurane | Henry Schein (Melville, NY, USA) | 1182097 | |
| IVIS Lumina X5 | PerkinElmer (Melville, NY, USA) | n/a | In vivo bioluminescence imaging system |
| J:NU mouse | The Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME, USA) | 007850 | Athymic nude model |
| Kendall Hypoallergenic Paper Tape | Cardinal Health (Dublin, OH, USA) | 1914C | |
| Kimtech Surgical Nitrile Gloves | Kimberly-Clark Professional (Irving, TX, USA) | 56892 | Sterile Gloves |
| Nair Hair Remover Lotion | Church and Dwight (Trenton, NJ, USA) | n/a | Depilatory agent |
| NOD scid gamma (NSG) mouse | The Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME, USA) | 005557 | Immunodeficient model |
| Phosphate-Buffered Saline (PBS), 1x | Corning (Corning, NY, USA) | 21-040-CV | |
| Puralube Vet Ointment | Med Vet International | PH-PURALUBE-VET | Eye ointment |
| Sheathes | Sheathing Technologies (Morgan Hill, CA, USA) | 10040 | Sterile Ultrasound Probe Covers |
| Sure-Seal Induction Chamber | Braintree Scientific (Braintree, MA, USA) | EZ-17 85 | Anesthesia induction chamber |
| Transducer MX550D | FUJIFILM VisualSonics (Toronto, ON, Canada) | n/a | Vevo 3100 imaging probe (25-55 MHz, Centre Transmit: 40 MHz) |
| Trypan Blue, 0.4% solution in PBS | MP Biomedicals (Solon, OH, USA) | 91691049 | |
| Vevo 3100 Imaging System | FUJIFILM VisualSonics (Toronto, ON, Canada) | n/a | Ultrasound imaging system |
| Vevo 3100 Lab Software | FUJIFILM VisualSonics (Toronto, ON, Canada) | n/a | Version 3.2.7 for imaging and analysis |
| Vevo Compact Dual Anesthesia System | FUJIFILM VisualSonics (Toronto, ON, Canada) | n/a | Tabletop isoflurane-based anesthesia unit |
| Vevo Imaging Station | FUJIFILM VisualSonics (Toronto, ON, Canada) | n/a | Procedural platform |
References
- Chinn, I. K., Blackburn, C. C., Manley, N. R., Sempowski, G. D. Changes in primary lymphoid organs with aging. Seminars in Immunology. 24 (5), 309-320 (2012).
- Gruver, A. L., Sempowski, G. D. Cytokines, leptin, and stress-induced thymic atrophy. Journal of Leukocyte Biology. 84 (4), 915-923 (2008).
- Masopust, D., Sivula, C. P., Jameson, S. C. Of mice, dirty mice, and men: Using mice to understand human immunology. Journal of Immunology. 199 (2), 383-388 (2017).
- Mukherjee, P., Roy, S., Ghosh, D., Nandi, S. K. Role of animal models in biomedical research: a review. Laboratory Animals Research. 38 (1), 18 (2022).
- McCaughtry, T. M., Hogquist, K. A. Central tolerance: What have we learned from mice. Seminars in Immunopathology. 30 (4), 399-409 (2008).
- Zlotoff, D. A., et al. CCR7 and CCR9 together recruit hematopoietic progenitors to the adult thymus. Blood. 115 (10), 1897-1905 (2010).
- Vukmanovic, S., Grandea, A. G., Faas, S. J., Knowles, B. B., Bevan, M. J. Positive selection of T-lymphocytes induced by intrathymic injection of a thymic epithelial cell line. Nature. 359 (6397), 729-732 (1992).
- Schwarz, B. A., Bhandoola, A. Circulating hematopoietic progenitors with T lineage potential. Nature Immunology. 5 (9), 953-960 (2004).
- Marodon, G., et al. Induction of antigen-specific tolerance by intrathymic injection of lentiviral vectors. Blood. 108 (9), 2972-2978 (2006).
- Adjali, O., et al. In vivo correction of ZAP-70 immunodeficiency by intrathymic gene transfer. Journal of Clinical Investigation. 115 (8), 2287-2295 (2005).
- Tuckett, A. Z., et al. Image-guided intrathymic injection of multipotent stem cells supports life-long T cell immunity and facilitates targeted immunotherapy. Blood. 123 (18), 2797-2805 (2014).
- Tuckett, A. Z., Thornton, R. H., O’Reilly, R. J., vanden Brink, M. R. M., Zakrzewski, J. L. Intrathymic injection of hematopoietic progenitor cells establishes functional T cell development in a mouse model of severe combined immunodeficiency. Journal of Hematology & Oncology. 10 (1), 109 (2017).
- Hogan, B. V., Peter, M. B., Shenoy, H. G., Horgan, K., Hughes, T. A. Surgery induced immunosuppression. Surgeon. 9 (1), 38-43 (2011).
- Blair-Handon, R., Mueller, K., Hoogstraten-Miller, S. An alternative method for intrathymic injections in mice. Laboratory Animals. 39 (8), 248-252 (2010).
- Tuckett, A. Z., Zakrzewski, J. L., Li, D., vanden Brink, M. R., Thornton, R. H. Free-hand ultrasound guidance permits safe and efficient minimally invasive intrathymic injections in both young and aged mice. Ultrasound in Medicine and Biology. 41 (4), 1105-1111 (2015).
- Küker, S., et al. The value of necropsy reports for animal health surveillance. BMC Veterinary Research. 14 (1), 191 (2018).
- Sinclair, C., Bains, I., Yates, A. J., Seddon, B. Asymmetric thymocyte death underlies the CD4:CD8 T-cell ratio in the adaptive immune system. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (31), 2905-2914 (2013).
- Manna, S., Bhandoola, A. Intrathymic injection. Methods in Molecular Biology. 1323, 203-209 (2016).
- de la Cueva, T., Naranjo, A., de la Cueva, E., Rubio, D. Refinement of intrathymic injection in mice. Laboratory Animals. 36 (5), 27-32 (2007).
