一种小鼠尾部淋巴水肿模型
2021年2月10日
淋巴水肿是由淋巴系统功能障碍引起的肢体肿胀。本文描述了一种慢性小鼠尾部淋巴水肿模型，以及组织纳米转染技术（TNT）在向尾部递送基因载荷方面的创新应用。
淋巴水肿是一种无法治愈的慢性疾病，影响约三分之一接受过腋窝淋巴结手术及放疗的乳腺癌患者。建立有效的动物模型有助于阐明其发病机制并开发新的治疗策略。
小鼠尾部淋巴水肿模型具有可靠的可重复性，且发病迅速，其组织学改变与人类淋巴水肿一致。本实验操作将由我实验室的博士后Ganesh Mohan博士进行演示。
首先，将八周龄的麻醉小鼠置于仰卧位，并用70%异丙醇对尾部进行消毒。使用卡尺从尾根部起每5毫米测量一次尾部直径。在距尾根部20毫米处，标记一个3毫米宽的环形切除区域。
在手术显微镜放大下，进行精细的3毫米全层皮肤切除，保留所有下方的血管结构完整。首先沿上方环形标记切开真皮层，随后在距第一切口远端3毫米处行环形全层切口。作一垂直的全层纵行切口以连接上述两个切口，然后使用齿状精细镊子夹住游离缘，用显微剪刀在无血管平面深层进行分离，直至真皮层并位于静脉外膜浅层。
在尾尖近端皮下注射 0.1 毫升 1% 伊文思蓝。通过注射后显现的蓝色识别两条位于侧尾静脉旁的淋巴管。使用直显微外科剪刀仔细切断淋巴管，在侧静脉与淋巴管之间分离出一个解剖平面。
将一把剪刀的一个刀尖插入淋巴管与侧静脉之间，合拢刀刃以横断淋巴管。操作完成后，用无菌透明粘性敷料包扎尾部伤口。在小鼠尾端近尖端处皮下注射0.1毫升吲哚菁绿。
调暗室内光线，然后将近红外激光血管造影仪置于缓冲模式下进行实时成像。向尾尖注射伊文思蓝后，淋巴管呈现蓝色。淋巴管被破坏，而邻近的侧部静脉得以保留。
此处展示了小鼠尾部在淋巴水肿诱导后逐渐肿胀并持续存在淋巴水肿的情况。通过截锥体公式计算的小鼠尾部体积在第4周达到峰值，第6周趋于稳定，随后逐渐改善，并持续至第15周。采用高分辨率激光散斑对比成像技术确认小鼠淋巴水肿尾模型中的尾部灌注情况，显示受损的侧尾静脉与完整的侧尾静脉，用于评估尾部血管的通畅性。
近红外激光淋巴管造影显示术前淋巴管结构完整，术后无吲哚菁绿（ICG）在手术部位以外区域的流通，从而证实肿胀是由淋巴功能障碍所致。通过将荧光素标记的DNA递送至小鼠尾部，验证了组织纳米转染技术在基因 cargo 递送方面的高效性。结合小鼠尾部淋巴水肿模型的改良方法与ICG近红外激光血管造影技术，是一种具有临床可转化性的、前景广阔的动物模型，对治疗研究具有重要意义。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
概述
本研究介绍了一种慢性小鼠尾部淋巴水肿模型，该疾病以淋巴功能障碍导致的肢体肿胀为特征。研究强调了利用组织纳米转染技术（TNT）将遗传物质递送至受累尾部的创新方法。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 生物学
- 再生医学
背景
- 淋巴水肿是一种慢性疾病，目前尚无治愈方法，影响许多乳腺癌术后患者。
- 可靠的动物模型对于理解其发病机制并开发治疗策略至关重要。
- 小鼠尾部模型表现出与人类淋巴水肿相似的组织学改变。
- 本研究旨在展示该模型的操作方法及其在治疗研究中的意义。
研究目的
- 建立可重复的小鼠淋巴水肿模型。
- 利用TNT实现有效的基因载体递送。
- 评估该模型在未来治疗应用中的潜力。
使用的方法
- 小鼠尾部的准备及外科切除技术。
- 注射异硫蓝以显示淋巴管通路。
- 利用近红外激光血管造影技术对淋巴管进行活体成像。
- 随时间评估尾部体积变化及血管通畅性。
主要结果
- 该模型表现出进行性肿胀和持续性淋巴水肿。
- 高分辨率成像证实了邻近静脉的完整性。
- TNT成功将遗传物质递送至尾部。
- 该模型在淋巴水肿治疗的临床转化方面显示出潜力。
结论
- 小鼠尾部模型是研究淋巴水肿的有效工具。
- TNT 为基因干预提供了新方法。
- 本研究为未来淋巴水肿治疗策略的开发奠定了基础。
常见问题
行业应用价值
建立可靠的淋巴功能障碍临床前模型对于降低淋巴水肿治疗靶点验证的风险至关重要，淋巴水肿是一种存在重大未满足医疗需求的疾病。该慢性小鼠尾部淋巴水肿模型支持持续15周的表型评估，可实现对干预措施有效性的纵向评价。通过结合功能成像与组织纳米转染技术，可在血管结构完整的系统中促进机制研究和靶向基因载荷递送，从而提高研究的转化价值。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 科学价值：通过持续诱导淋巴水肿而不影响血管功能，实现对淋巴系统特异性治疗假设的验证。
- 操作价值：提供可重复的实验平台，用于验证参与淋巴管生成、体液稳态及纤维化通路的相关靶点。
- 预测价值：通过模拟类似人类的组织学进展（包括脂肪积聚和纤维化），支持机制层面的风险评估。
筛选与检测方法开发
- 科学价值：利用吲哚菁绿近红外淋巴管造影实现实时读数，促进定量淋巴功能检测方法的开发。
- 操作价值：通过高分辨率激光散斑对比成像实现灌注评估的标准化，以确认动脉和静脉的完整性。
- 可扩展性价值：支持对影响淋巴修复的化合物或遗传修饰因子进行高通量筛选的适应性改造。
转化与临床前研究
- 转化价值：维持尾部灌注和持续肿胀达15周，相较于急性模型显著提高了临床可转化性。
- 生物标志物一致性：可实现基于影像的淋巴功能障碍与人体疾病相关的体积学及组织学终点之间的关联分析。
- 治疗连续性：支持组织纳米转染介导的递送策略在血管化组织中进行局部基因干预的效果评估。
流程与工作流整合
该模型适用于从发现到临床前研究的连续过程，可在先导化合物优化及在与疾病相关的环境中进行功效测试之前，提供经过验证的靶点结合研究系统。
- 发现生物学：通过功能干扰和表型读数，支持对淋巴特异性靶点的假设驱动型验证。
- 检测就绪性：生成可量化的输出结果，包括尾部体积测量、淋巴流动成像以及血管通畅性确认。
- 分析支持：提供纵向数据集，用于在不同时间点（最长至第15周）对干预效应进行统计学比较。
- 转化桥梁：通过临床相关成像方式和稳定的表型，将机制性发现与临床前验证相连接。
- 平台复用性：建立标准化的手术与成像工作流程，可在不同实验室间灵活适应，实现一致的模型构建。
运营与企业影响
- 科学价值：通过一种临床相关且手术精确的模型，降低淋巴靶点验证中的生物学模糊性。
- 操作价值：通过标准化的切除、淋巴管夹闭和灌注确认方案，提高实验可重复性。
- 战略价值：通过实现对表型的持续评估（超越短暂的肿胀模型），提升“推进/终止”决策的信心。
- 项目组合影响：利用已证明具有15周稳定性的模型，支持对靶向淋巴系统的候选药物进行风险调整后的优先排序。
实施注意事项
- 需要显微外科技术以及手术显微镜，以实现精确的组织切除和淋巴管识别。
- 依赖于成像基础设施，包括激光散斑对比成像和近红外血管造影系统，用于功能验证。
- 需要标准化术后护理和监测方案，以确保皮瓣存活及模型的一致性。
- 在将该模型应用于不同遗传背景或合并症模型时，需考虑适应性调整。
- 由于基因载体递送中的组织纳米转染技术需要专门培训，因而存在应用限制。
生物制药常见问题
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:53
Surgical Disruption of Mouse Tail Lymphatics
2:33
Functional Lymphatic Evaluation with Near Infrared Laser Angiography
2:54
Result: Assessment of Progressive Swelling, Lymphatic Function, and Focal Delivery of Genetic Cargo in the Mouse Tail Lymphedema Model
4:09
Conclusion
