ТРАНСДУКЦИЯ РЕКОМБИНАНТНОГО АДЕНОАССОЦИИРОВАННОГО ВИРУСНОГО ВЕКТОРА ГИППОКАМПА МЛЕКОПИТАЮЩИХ В КЛЕТКИ МОЗЖЕЧКА МОЛОДИ КЕТЫ ONCORHYNCHUS KETA
PDF

Ключевые слова

аденоассоциированный вирус
Oncorhynchus keta
мозжечок
антероградный транспорт
костистая рыба
трансдукция

Как цитировать

Стуканёва, М. Е., Пущина, Е. В., & Вараксин, А. А. (2020). ТРАНСДУКЦИЯ РЕКОМБИНАНТНОГО АДЕНОАССОЦИИРОВАННОГО ВИРУСНОГО ВЕКТОРА ГИППОКАМПА МЛЕКОПИТАЮЩИХ В КЛЕТКИ МОЗЖЕЧКА МОЛОДИ КЕТЫ ONCORHYNCHUS KETA. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 106(11), 1412–1420. https://doi.org/10.31857/S0869813920100118

Аннотация

Целью данной работы было исследование возможности трансдукции рекомбинантного аденоассоциированного вирусного вектора гиппокампа млекопитающих (rAAV) в клетки мозжечка годовалой молоди кеты (Oncorhynchus keta) через месяц после интрапаренхиматозной инъекции. Введение 0.2 мкл rAAV в дорсальную область тела мозжечка молоди кеты сопровождалось мониторингом состояния рыб и последующим исследованием мозжечка с помощью флюоресцентной микроскопии. Полученные нами результаты демонстрируют, что rAAV способен эффективно инфицировать клетки мозжечка молоди кеты. Средний размер трансдуцированных клеток составлял 5 и 7 мкм. При трансдукции rAAV в структуры мозжечка было установлено, что наибольшая концентрация клеток характерна для центральной части инъекции и по мере удаления от неё диффузно снижается. На периферии инъекции находится большое число GFP-позитивных гранул, что свидетельствует о начале деградации клеток в ходе иммунного ответа. Результаты исследования демонстрируют, что rAAV способен трансдуцировать субпопуляции клеток, удаленные от зоны инъекции, что предполагает его распространение с помощью диффузии, а также внутриклеточного транспорта.

https://doi.org/10.31857/S0869813920100118
PDF

Литература

Wang L.L.F, Dang L., Liang C., Wang C., He B., Liu J , Li D., Wu X., Xu X., Lu A., Zhang G. In Vivo Delivery Systems for Therapeutic Genome Editing. Int. J. Mol. Sci. 17. pii: E626. 2016.

Lundstrom K. Viral Vectors in Gene Therapy. Diseases. 6(2): E42. 2018.

Ojala D.S., Amara D.P., Schaffer D.V. Adeno-associated virus vectors and neurological gene therapy. Neuroscientist. 21(1): 84—98. 2015.

Towne C., Schneider B.L., Kieran D., Redmond D.E, Aebischer P. Efficient transduction of non-human primate motor neurons after intramuscular delivery of recombinant AAV serotype 6. Gene Ther. 17(1): 141—146. 2010.

Hollis E.R., Kadoya K., Hirsch M., Samulski R.J., Tuszynski M.H. Efficient retrograde neuronal transduction utilizing self-complementary AAV1. Mol. Ther. 16(2): 296—301. 2008.

Buller R.M., Janik J.E., Sebring E.D., Rose J.A. Herpes simplex virus types 1 and 2 completely help adenovirus-associated virus replication. J. Virol. 40(1): 241—247. 1981.

Kay C.N, Ryals R.C, Aslanidi G.V, Min SH., Ruan Q, Sun J, Dyka F.M, Kasuga D, Ayala A.E., Van Vliet K., Agbandje-McKenna M., Hauswirth W.W., Boye S.L., Boye S.E. Targeting photoreceptors via intravitreal delivery using novel, capsid-mutated AAV vectors. PLoS One 2013;8(4): e62097.

Harbison C.E., Chiorini J.A., Parrish C.R. The parvovirus capsid odyssey: from the cell surface to the nucleus. Trends Microbiol. 16(5): 208-214. 2008.

Bartlett J.S., Wilcher R., Samulski R.J. Infectious entry pathway of adeno-associated virus and adeno-associated virus vectors. J. Virol. 74(6): 2777—2785. 2000.

Enquist L.W., Card J.P. Recent advances in the use of neurotropic viruses for circuit analysis. Curr. Opin. Neurobiol.13(5): 603—606. 2003.

Vannucci L., Lai M., Chiuppesi F., Ceccherini-Nelli L., Pistello M. Viral vectors: a look back and ahead on gene transfer technology. New Microbiol. 36(1): 1—22. 2013.

Aschauer D.F., Kreuz S., Rumpel S. Analysis of transduction efficiency, tropism and axonal transport of AAV serotypes 1, 2, 5, 6, 8 and 9 in the mouse brain. PLoS One. 8(9): e76310. 2013.

Parr-Brownlie L.C., Bosch-Bouju C., Schoderboeck L., Sizemore R.J , Abraham W.C., Hughes S. M. Lentiviral vectors as tools to understand central nervous system biology in mammalian model organisms. Front Mol. Neurosci. 8:14. 2015.

Chamberlin N.L., Du B., de Lacalle S., Saper C.B. Recombinant adeno-associated virus vector: use for transgene expression and anterograde tract tracing in the CNS. Brain Res. 793(1—2): 169—175. 1998.

Hadaczek P., Eberling J.L., Pivirotto P., Bringas J., Forsayeth J., Bankiewicz K.S. Eight years of clinical improvement in MPTP-lesioned primates after gene therapy with AAV2-hAADC. Mol. Ther. 18(8): 1458—1461. 2010.

Rivera V.M., Gao G.P., Grant R.L., Schnell M.A., Zoltick P.W., Rozamus L.W., Clackson T., Wilson J.M. Long-term pharmacologically regulated expression of erythropoietin in primates following AAV-mediated gene transfer. Blood. 105(4): 1424—1430. 2005.

Marik S.A, Yamahachi H., McManus J.N., Szabo G., Gilbert C.D. Axonal dynamics of excitatory and inhibitory neurons in somatosensory cortex. PLoS Biol. 8(6): e1000395. 2010.

Mittmann W., Wallace D.J., Czubayko U., Herb J.T., Schaefer A.T., Looger L.L., Denk W., Kerr J.N. Two-photon calcium imaging of evoked activity from L5 somatosensory neurons in vivo. Nat. Neurosci.14(8): 1089—1093. 2011.

Harris J.A., Oh S.W., Zeng H. Adeno-associated viral vectors for anterograde axonal tracing with fluorescent proteins in nontransgenic and cre driver mice. Curr. Protoc. Neurosci. 1(20): 1—18. 2012.

Lootens L., Meuleman P., Pozo O.J. , Van Eenoo P., Leroux-Roels G., Delbeke F.T. uPA+/+-SCID mouse with humanized liver as a model for in vivo metabolism of exogenous steroids: methandienone as a case study. Clin. Chem. 55(10): 1783—1793. 2009.

Furutani-Seiki M., Wittbrodt J. Medaka and zebrafish, an evolutionary twin study. Mech. Dev.121(7—8): 629—637. 2004.

Asakawa K., Suster M. L., Mizusawa K., Nagayoshi S., Kotani T., Urasaki A., Kishimoto Y., Hibi M., Kawakami K. Genetic dissection of neural circuits by Tol2 transposon-mediated Gal4 gene and enhancer trapping in zebrafish. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105(4): 1255—1260. 2008.

Neuhauss S.C., Biehlmaier O., Seeliger M.W., Das T., Kohler K., Harris W.A., Baier H. Genetic disorders of vision revealed by a behavioral screen of 400 essential loci in zebrafish. J. Neurosci. 19(19): 8603—8615. 1999.

Suehiro Y., Kinoshita M., Okuyama T., Shimada A., Naruse K., Takeda H., Kubo T., Hashimoto M., Takeuchi H. Transient and permanent gene transfer into the brain of the teleost fish medaka (Oryzias latipes) using human adenovirus and the Cre-loxP system. FEBS Lett. 584(16): 3545—3549. 2010.

Duarte-Neves J , Gonçalves N., Cunha-Santos J , Simões A. T., den Dunnen W. F., Hirai H., Kügler S., Cavadas C., Pereira de Almeida L. Neuropeptide Y mitigates neuropathology and motor deficits in mouse models of Machado-Joseph disease. Hum. Mol. Genet. 24(19): 5451—5463. 2015.

Simões A.T., Gonçalves N., Koeppen A., Déglon N., Kügler S., Duarte C.B., Pereira de Almeida L. Calpastatin-mediated inhibition of calpains in the mouse brain prevents mutant ataxin 3 proteolysis, nuclear localization and aggregation, relieving Machado-Joseph disease. Brain. 135(Pt 8): 2428—2439. 2012.

Ciesielska A., Hadaczek P., Mittermeyer G., Zhou S., Wright J. F., Bankiewicz K. S., Forsayeth J. Cerebral infusion of AAV9 vector-encoding non-self proteins can elicit cell-mediated immune responses. Mol. Ther. 21(1): 158—166. 2013.

Hadaczek P., Forsayeth J., Mirek H., Munson K., Bringas J., Pivirotto P., McBride J.L., Davidson B.L., Bankiewicz K.S. Transduction of nonhuman primate brain with adeno-associated virus serotype 1: vector trafficking and immune response. Hum. Gene Ther. 20(3): 225-237. 2009.

Ciron C., Desmaris N., Colle M.A., Raoul S., Joussemet B., Vérot L., Ausseil J., Froissart R., Roux F., Chérel Y., Ferry N., Lajat Y., Schwartz B., Vanier M.T., Maire I., Tardieu M., Moullier P., Heard J.M. Gene therapy of the brain in the dog model of Hurler's syndrome. Ann. Neurol. 60(2): 204-213. 2006.

Saraiva J., Nobre R.J. , Pereira de Almeida L. Gene therapy for the CNS using AAV: The impact of systemic delivery by AAV9. J. Control Release. 241:94—109. 2016.

Alves S., Nascimento-Ferreira I., Auregan G., Hassig R., Dufour N., Brouillet E., Pedroso de Lima M. C., Hantraye P., Pereira de Almeida L., Déglon N. Allele-specific RNA silencing of mutant ataxin-3 mediates neuroprotection in a rat model of Machado-Joseph disease. PLoS One. 3(10): e3341. 2008.

Cearley C.N., Wolfe J.H. Transduction characteristics of adeno-associated virus vectors expressing cap serotypes 7, 8, 9, and Rh10 in the mouse brain. Mol. Ther. 13(3): 528—537. 2006.

Cunningham J., Pivirotto P., Bringas J., Suzuki B, Vijay S, Sanftner L., Kitamura M., Chan C., Bankiewicz K.S. Biodistribution of adeno-associated virus type-2 in nonhuman primates after convection-enhanced delivery to brain. Mol. Ther.16(7): 1267—1275. 2008.

Castle M.J., Perlson E., Holzbaur E.L., Wolfe J.H. Long-distance axonal transport of AAV9 is driven by dynein and kinesin-2 and is trafficked in a highly motile Rab7-positive compartment. Mol. Ther. 22(3): 554—566. 2014.

Vite C.H., Passini M.A., Haskins M.E., Wolfe J.H. Adeno-associated virus vector-mediated transduction in the cat brain. Gene Ther. 10(22): 1874—1881. 2003.

Hsiao C.D., Hsieh F.J., Tsai H.J. Enhanced expression and stable transmission of transgenes flanked by inverted terminal repeats from adeno-associated virus in zebrafish. Dev. Dyn. 220(4): 323—336. 2001.

Tervo D.G., Hwang B.Y., Viswanathan S., Gaj T., Lavzin M., Ritola K.D., Lindo S., Michael S., Kuleshova E., Ojala D., Huang C.C., Gerfen C.R., Schiller J., Dudman J.T., Hantman A.W., Looger L.L., Schaffer D.V., Karpova A.Y. A Designer AAV Variant Permits Efficient Retrograde Access to Projection Neurons. Neuron. 92(2): 372—382. 2016.

Salegio E.A., Kells A.P., Richardson R.M., Hadaczek P., Forsayeth J., Bringas J., Sardi S.P., Passini M.A., Shihabuddin L.S., Cheng S.H., Fiandaca M.S., Bankiewicz K.S. Magnetic resonance imaging-guided delivery of adeno-associated virus type 2 to the primate brain for the treatment of lysosomal storage disorders. Hum. Gene Ther. 21(9): 1093—1103. 2010.

Kaemmerer W.F., Reddy R.G., Warlick C.A., Hartung S.D., McIvor R.S., Low W.C. In vivo transduction of cerebellar Purkinje cells using adeno-associated virus vectors. Mol. Ther. 2(5): 446—457. 2000.

Matsuzaki Y., Konno A., Mukai R., Honda F., Hirato M., Yoshimoto Y., Hirai H. Transduction Profile of the Marmoset Central Nervous System Using Adeno-Associated Virus Serotype 9 Vectors. Mol. Neurobiol. 54(3): 1745—1758. 2017.