Rapid Transgene Expression in Multiple Precursor Cell Types of Adult Rat Subventricular Zone Mediated by Adeno-Associated Type 1 Vectors

The adult rat brain subventricular zone (SVZ) contains proliferative precursors that migrate to the olfactory bulb (OB) and differentiate into mature neurons. Recruitment of precursors constitutes a potential avenue for brain repair. We have investigated the kinetics and cellular specificity of transgene expression mediated by AAV2/1 vectors (i.e., adeno-associated virus type 2 pseudotyped with AAV1 capsid) in the SVZ. Self-complementary (sc) and single-stranded (ss) AAV2/1 vectors mediated efficient GFP expression, respectively, at 17 and 24 hr postinjection. Transgene expression was efficient in all the rapidly proliferating cells types, that is, Mash1+ precursors (30% of the GFP+ cells), Dlx2+ neuronal progenitors (55%), Olig2+ oligodendrocyte progenitors (35%), and doublecortin-positive (Dcx+) migrating cells (40%), but not in the slowly proliferating glial fibrillary acidic protein-positive (GFAP+) neural stem cell pool (5%). Because cell cycle arrest by wild-type and recombinant AAV has been described in primary cultures, we examined SVZ proliferative activity after vector injection. Indeed, cell proliferation was reduced immediately after vector injection but was normal after 1 month. In contrast, migration and differentiation of GFP+ precursors were unaltered. Indeed, the proportion of Dcx+ cells was similar in the injected and contralateral hemispheres. Furthermore, 1 month after vector injection into the SVZ, GFP+ cells, found, as expected, in the OB granular cell layer, were mature GABAergic neurons. In conclusion, the rapid and efficient transgene expression in SVZ neural precursors mediated by scAAV2/1 vectors underlines their potential usefulness for brain repair via recruitment of immature cells. The observed transient precursor proliferation inhibition, not affecting their migration and differentiation, will likely not compromise this strategy

Evaluation de stratégies de transfert de gènes via les virus adéno-associés recombinants pour la thérapie génique et cellulaire de la maladie de Parkinson

La maladie de Parkinson se caractérise entre autres par une dégénérescence progressive des neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta (SNpc) qui innervent le striatum. Cette dégénération entraîne une baisse de la sécrétion de dopamine dans le striatum qui est responsable de la majorité des symptômes moteurs de la maladie de Parkinson. Plusieurs approches ont été étudiées pour le traitement de la maladie de Parkinson :i) restaurer une synthèse de dopamine dans le striatum par une greffe striatale de neurones dopaminergique ou par un transfert striatal de gènes impliqués dans la synthèse de la dopamine ;ii) protéger et stimuler les neurones dopaminergiques survivants dans la substance noire pars compacta des patients ;iii) corriger les déséquilibres de la boucle motrice engendrés par la baisse de stimulation dopaminergique du striatum ;iv) stimuler et recruter des progéniteurs cérébraux pour les faire se différencier en neurones dopaminergiques dans le striatum. Toutes ces approches thérapeutiques peuvent impliquer des transferts de gènes.Les vecteurs dérivés des virus adéno-associés (rAAV) constituent des outils de choix pour le transfert de gènes dans les tissus cérébraux. Par ailleurs, de nombreuses applications nécessitent une régulation de l’expression du transgène. Nous disposons au laboratoire d’un vecteur rAAV inductible à la tétracycline (rAAV-TetON).Nous décrivons dans ce travail : i) le comportement du vecteur rAAV dérivé du sérotype 1 d’AAV utilisant la cassette d’expression TetON (rAAV2/1-TetON) comparé à celui du rAAV2/1 utilisant un promoteur constitutif pour l’expression du transgène (rAAV2/1-pCMV) dans le striatum et le mésencéphale (contenant la substance noire). A l’aide d’un vecteur rAAV2/1-TetON exprimant le GDNF, nous montrons que nous pouvons moduler le niveau d’expression du transgène dans le striatum par la dose d’inducteur administré aux animaux. Par ailleurs, nous montrons que le rAAV2/1-TetON présente dans le striatum une efficacité de transduction moindre que le rAAV2/1-pCMV mais qu’il présente un profil de biosécurité supérieur au rAAV2/1-pCMV car il limite fortement l’expression du transgène hors du striatum. De plus, le rAAV2/1-TetON n’entraîne pas de recrutement de lymphocytes T ni d’activation de la microglie dans le striatum. Lorsqu’il est injecté dans le mésencéphale, le vecteur rAAV2/1-TetON, contrairement au rAAV2/1-pCMV présente une expression préférentielle dans les neurones dopaminergiques de la SNpc et de l’aire tégmentale ventrale (VTA).ii) le comportement des vecteurs rAAV2/1-pCMV et scAAV2/1-pCMV (vecteur « self-complémentaire » permettant une expression du transgène indépendamment de la synthèse du second brin du génome viral) dans la région neurogénique de la zone sous-ventriculaire (ZSV). Nous avons montré que les vecteurs rAAV2/1 infectent efficacement la ZSV et s’y expriment rapidement. Les vecteurs scAAV2/1 s’expriment plus rapidement dans la ZSV que les vecteurs rAAV2/1 (expression maximum à 24h et 48h, respectivement). De plus, les vecteurs rAAV2/1 présentent une efficacité de transfection importante pour les progéniteurs neuraux en prolifération (cellules C, transient amplifying progenitors) et les neuroblastes en migration (cellules A) mais pas pour les cellules souches neurales (cellules B). Nous observons, par ailleurs, que les rAAV2/1 induisent une baisse transitoire de la prolifération de la ZSV. Cet effet est indépendant de l’expression du génome et dépend donc probablement de la capside virale de nos vecteurs. De plus, cette baisse de prolifération n’induit pas d’apoptose. A long terme, nous observons des cellules exprimant le transgène dans la zone granulaire du bulbe olfactif, indiquant que la transduction des progéniteurs de la ZSV n’interfère pas avec leurs capacités de migration et de différenciation.iii) l’efficacité de différents sérotypes de rAAV pour le transfert de gènes dans les cellules progénitrices neurales (NPC) in vitro. Nous avons montré que les rAAV peuvent transduire des NPC mais que l’efficacité spécifique des différents sérotypes testés varie en fonction de la région du cerveau fœtal et de l’espèce dont les NPC sont issues. Par ailleurs, les rAAV induisent une réduction drastique de la prolifération des cultures de NPC dépendante du sérotype de rAAV utilisé mais pas de l’origine fœtale des NPC ou de l’espèce dont elles sont issues.Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiquesinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Evaluation de stratégies de transfert de gènes via les virus adéno-associés recombinants pour la thérapie génique et cellulaire de la maladie de Parkinson

La maladie de Parkinson se caractérise entre autres par une dégénérescence progressive des neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta (SNpc) qui innervent le striatum. Cette dégénération entraîne une baisse de la sécrétion de dopamine dans le striatum qui est responsable de la majorité des symptômes moteurs de la maladie de Parkinson. Plusieurs approches ont été étudiées pour le traitement de la maladie de Parkinson :i) restaurer une synthèse de dopamine dans le striatum par une greffe striatale de neurones dopaminergique ou par un transfert striatal de gènes impliqués dans la synthèse de la dopamine ;ii) protéger et stimuler les neurones dopaminergiques survivants dans la substance noire pars compacta des patients ;iii) corriger les déséquilibres de la boucle motrice engendrés par la baisse de stimulation dopaminergique du striatum ;iv) stimuler et recruter des progéniteurs cérébraux pour les faire se différencier en neurones dopaminergiques dans le striatum. Toutes ces approches thérapeutiques peuvent impliquer des transferts de gènes.Les vecteurs dérivés des virus adéno-associés (rAAV) constituent des outils de choix pour le transfert de gènes dans les tissus cérébraux. Par ailleurs, de nombreuses applications nécessitent une régulation de l’expression du transgène. Nous disposons au laboratoire d’un vecteur rAAV inductible à la tétracycline (rAAV-TetON).Nous décrivons dans ce travail : i) le comportement du vecteur rAAV dérivé du sérotype 1 d’AAV utilisant la cassette d’expression TetON (rAAV2/1-TetON) comparé à celui du rAAV2/1 utilisant un promoteur constitutif pour l’expression du transgène (rAAV2/1-pCMV) dans le striatum et le mésencéphale (contenant la substance noire). A l’aide d’un vecteur rAAV2/1-TetON exprimant le GDNF, nous montrons que nous pouvons moduler le niveau d’expression du transgène dans le striatum par la dose d’inducteur administré aux animaux. Par ailleurs, nous montrons que le rAAV2/1-TetON présente dans le striatum une efficacité de transduction moindre que le rAAV2/1-pCMV mais qu’il présente un profil de biosécurité supérieur au rAAV2/1-pCMV car il limite fortement l’expression du transgène hors du striatum. De plus, le rAAV2/1-TetON n’entraîne pas de recrutement de lymphocytes T ni d’activation de la microglie dans le striatum. Lorsqu’il est injecté dans le mésencéphale, le vecteur rAAV2/1-TetON, contrairement au rAAV2/1-pCMV présente une expression préférentielle dans les neurones dopaminergiques de la SNpc et de l’aire tégmentale ventrale (VTA).ii) le comportement des vecteurs rAAV2/1-pCMV et scAAV2/1-pCMV (vecteur « self-complémentaire » permettant une expression du transgène indépendamment de la synthèse du second brin du génome viral) dans la région neurogénique de la zone sous-ventriculaire (ZSV). Nous avons montré que les vecteurs rAAV2/1 infectent efficacement la ZSV et s’y expriment rapidement. Les vecteurs scAAV2/1 s’expriment plus rapidement dans la ZSV que les vecteurs rAAV2/1 (expression maximum à 24h et 48h, respectivement). De plus, les vecteurs rAAV2/1 présentent une efficacité de transfection importante pour les progéniteurs neuraux en prolifération (cellules C, transient amplifying progenitors) et les neuroblastes en migration (cellules A) mais pas pour les cellules souches neurales (cellules B). Nous observons, par ailleurs, que les rAAV2/1 induisent une baisse transitoire de la prolifération de la ZSV. Cet effet est indépendant de l’expression du génome et dépend donc probablement de la capside virale de nos vecteurs. De plus, cette baisse de prolifération n’induit pas d’apoptose. A long terme, nous observons des cellules exprimant le transgène dans la zone granulaire du bulbe olfactif, indiquant que la transduction des progéniteurs de la ZSV n’interfère pas avec leurs capacités de migration et de différenciation.iii) l’efficacité de différents sérotypes de rAAV pour le transfert de gènes dans les cellules progénitrices neurales (NPC) in vitro. Nous avons montré que les rAAV peuvent transduire des NPC mais que l’efficacité spécifique des différents sérotypes testés varie en fonction de la région du cerveau fœtal et de l’espèce dont les NPC sont issues. Par ailleurs, les rAAV induisent une réduction drastique de la prolifération des cultures de NPC dépendante du sérotype de rAAV utilisé mais pas de l’origine fœtale des NPC ou de l’espèce dont elles sont issues.Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiquesinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Simple Processing in Fiji: Some Applications of Median Filtering

info:eu-repo/semantics/publishe

rAAV for CNS

info:eu-repo/semantics/inPres

Rapid transgene expression in multiple precursor cell types of adult rat subventricular zone mediated by adeno-associated type 1 vectors.

Abstract The adult rat brain subventricular zone (SVZ) contains proliferative precursors that migrate to the olfactory bulb (OB) and differentiate into mature neurons. Recruitment of precursors constitutes a potential avenue for brain repair. We have investigated the kinetics and cellular specificity of transgene expression mediated by AAV2/1 vectors (i.e. adeno-associated virus type 2 pseudotyped with AAV1 capsid) in the SVZ. Self-complementary (sc) and single-stranded (ss) AAV2/1 vectors mediated efficient GFP expression, respectively, at 17 and 24 hr postinjection. Transgene expression was efficient in all the rapidly proliferating cells types, that is, Mash1(+) precursors (30% of the GFP(+) cells), Dlx2(+) neuronal progenitors (55%), Olig2(+) oligodendrocyte progenitors (35%), and doublecortin-positive (Dcx(+)) migrating cells (40%), but not in the slowly proliferating glial fibrillary acidic protein-positive (GFAP(+)) neural stem cell pool (5%). Because cell cycle arrest by wild-type and recombinant AAV has been described in primary cultures, we examined SVZ proliferative activity after vector injection. Indeed, cell proliferation was reduced immediately after vector injection but was normal after 1 month. In contrast, migration and differentiation of GFP(+) precursors were unaltered. Indeed, the proportion of Dcx(+) cells was similar in the injected and contralateral hemispheres. Furthermore, 1 month after vector injection into the SVZ, GFP(+) cells, found, as expected, in the OB granular cell layer, were mature GABAergic neurons. In conclusion, the rapid and efficient transgene expression in SVZ neural precursors mediated by scAAV2/1 vectors underlines their potential usefulness for brain repair via recruitment of immature cells. The observed transient precursor proliferation inhibition, not affecting their migration and differentiation, will likely not compromise this strategy.Journal ArticleSCOPUS: ar.jinfo:eu-repo/semantics/publishe

Differential transgene expression profiles in rat brain, using rAAV2/1 vectors with tetracycline-inducible and cytomegalovirus promoters.

The biodistribution of transgene expression in the CNS after localized stereotaxic vector delivery is an important issue for the safety of gene therapy for neurological diseases. The cellular specificity of transgene expression from rAAV2/1 vectors (recombinant adeno-associated viral vectors pseudotyped with viral capsids from serotype 1) using the tetracycline-inducible (TetON) expression cassette in comparison with the cytomegalovirus (CMV) promoter was investigated in the rat nigrostriatal pathway. After intrastriatal injection, although green fluorescent protein (GFP) was expressed mainly in neurons with both vectors, the relative proportions of DARPP-32-positive projection neurons and parvalbumin-positive interneurons were, respectively, 13:1 and 2:1 for the CMV and TetON vectors. DARP32-positive neurons projecting to the globus pallidus were strongly GFP positive with both vectors, whereas those projecting to the substantia nigra pars reticulata (SNpr) were efficiently labeled by the CMV vector but poorly by the TetON vector. Numerous GFP-positive cells were evidenced in the subventricular zone with both vectors. However, in the olfactory bulb (OB), GFP-positive neurons were observed with the CMV vector but not the TetON vector. We conclude that the absence of significant amounts of transgene product in distant regions (SN and OB) constitutes a safety advantage of the AAV2/1-TetON vector for striatal gene therapy. Midbrain injections resulted in selective GFP expression in tyrosine hydroxylase-positive neurons by the TetON vector whereas with the CMV vector, GFP-positive cells covered a widespread area of the midbrain. The biodistribution of GFP protein corresponded to that of the transcripts and not of the viral genomes. We conclude that the rAAV2/1-TetON vector constitutes an interesting tool for specific transgene expression in midbrain dopaminergic neurons.Journal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tinfo:eu-repo/semantics/publishe

Efficient gene transfer in rat and human neurospheres by recombinant AAV vectors in vitro and grafting of genetically-modified rat progenitors into the striatum of parkinsonian rats

Spring meetinginfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Recombinant AAV viral vectors serotype 1, 2, and 5 mediate differential gene transfer efficiency in rat striatal fetal grafts.

Intrastriatal grafts of fetal ganglionic eminences (GE) can reverse symptoms of striatal lesions in animal models of Huntington's disease. On the other hand, neurotrophic factors have been shown to protect host striatal neurons from ongoing degeneration. Neurotrophic gene transfer into GE prior to grafting could combine the benefits of striatal neuron replacement and in situ delivery of neurotrophic factors. Here we evaluate the potency of recombinant adeno-associated viruses (rAAV) as vectors for gene delivery into rat embryonic (E15) GE using the eGFP reporter gene under the control of the strong cytomegalovirus (CMV) promoter. We observed a very efficient expression of the eGFP reporter gene in organotypic cultures of GE infected with rAAV serotype 1 from 4 days until at least 4 weeks postinfection. In contrast, transduction was low and absent when using serotype 2 and serotype 5 rAAV, respectively. Two months after transplantation of rAAV2/1-infected embryonic GE in adult rat striatum, more than 20% of grafted cells expressed eGFP. The majority of transduced cells in the graft were neurons as indicated by colabeling of GFP-immunoreactive cells with the NeuN marker. Our study suggests that GE transduced by rAAV-serotype 1 vectors could be an interesting tool to mediate efficient expression of a gene coding a neurotrophic factor in Huntington's disease.Journal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tinfo:eu-repo/semantics/publishe