【新知】Hydrodynamic Gene Delivery用靜脈注射就能把基因送入體細胞內!

Hydrodynamic Gene Delivery

說到要把DNA送入細胞內,

你可能會直覺想到顯微注射、讓細胞感染反轉錄病毒或腺病毒等方式。

但是除了這幾種方式外,還有一種簡單又迅速的方式可以將基因送入細胞內。

那就是今天要介紹的「Hydrodynamic Gene Delivery」

它的原理其實很簡單,就是利用強力的靜水壓使DNA滲透細胞膜,而進入細胞中。

這項技術最早在1990年代就被提出,在20世紀晚期就有研究證實這項技術能讓基因轉殖到大鼠的骨骼肌中。而後這項技術也被應用於各種動物中,這些動物包括:魚、雞、小鼠、兔子、狗、豬、猴子、人。

關於這項技術在不同動物的應用方式可以參考
 Hydrodynamic Gene Delivery: Its Principles and Applications,裡面的表格作了詳盡的整理,也對在人體上的應用方式有一些簡單的介紹。

這項技術最常應用在小鼠,以尾靜脈注射的方式執行,在注射初期,血壓會急遽的升高,進而使得肝臟產生擴張及型態改變,而後2分鐘對肝細胞造成的孔隙會重新密合;30分鐘後肝臟大小恢復正常。

雖然在齧齒類的研究中證實這種方式對於囓齒動物的心臟不會造成嚴重的影響,

但是對於人類來說,由體循環來執行這項操作可能會造成心衰竭,因此發展出了局部注射的方式來實行HGD,其方法是利用X光導引,直接在肝靜脈注入小量的DNA,這樣就可以減少體循環的負荷,成功的將基因傳遞到肝細胞中。

步驟概括而言如下:

  1. 準備材料,通常是質體DNA。
  2. 確定小鼠的品系、體重,並進行適當的標記。
  3. 依據小鼠體重計算出適合的注射液體體積,一般而言約注射8~10%體重。
  4. 將老鼠適當置於保定架,並使用加熱工具使小鼠靜脈血管擴張。
  5. 盡可能確保注射液液體為室溫,及注意老鼠呼吸狀況。
  6. 於注射前使用酒精進行消毒,帶酒精乾燥後進行注射。
  7. 注射須於6~8秒內完成。
  8. 注射完後止血,並將老鼠從保定架放開。
  9. 術後一小時需觀察老鼠狀況,主要是呼吸,並提供保溫。

操作流程及說明影片可見:

獸醫進行PAM(Post-approval monitoring)時應該注意哪些地方?

HGD可以說是難度提升版的IV,因此IV應該要注意的事情,

例如:動物於保定架的呼吸狀況、有沒有被過度加熱、待在保定架的時間長短、是否有依照體重給予適當的液體體積等事項都應該要被留意

,這項技術相較於一般進行IV而言難度較高,因為需要使用較大管徑的針,所以會比較難打入血管。

由於HGD是在短時間內打入大量體積的液體,因此會使心臟的前負荷快速增加,注射完十秒後動物可能會出現短暫的昏厥、呼吸急促、不願移動等狀況,

如果動物術後出現昏厥,則必須立即給予心臟按摩,來提高動物的存活率;另外由於短暫打入大量液體,可能會使動物體溫流失,所以術後恢復區的溫度也應該要注意;如果想要更進一步減少動物不適,則可以給予氧氣。

一般而言,動物於術後半小時到一小時內即可完全恢復正常,動物的恢復狀況以及存活率也跟動物的品系有關。


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