Een Neonatale Mouse Spinal Cord Injury Compressie Model
27 maart 2016
Dit artikel beschrijft een methode voor het genereren van een reproduceerbare spinale cord compressie letsel (SCI) in de neonatale muis. Het model biedt een voordelige platform voor het bestuderen van mechanismen van adaptieve plasticiteit die ten grondslag liggen aan spontane functionele herstel.
Het algemene doel van deze procedure is om een reproduceerbare wervelkanaalcompressieletsel in een neonatale muis uit te voeren. Dit wordt bereikt door de muis eerst diep te anesthetiseren. Vervolgens wordt een dorsale laminectomie uitgevoerd om het ruggenmerg zichtbaar te maken.
En tenslotte door het maken van het compressieletsel. We hebben onlangs een neonataal muismodel voor ruggenmergletsels gevestigd en we hebben aangetoond dat neonatale muizen een verbazingwekkende mate van adaptieve plasticiteit vertonen. Het bestuderen van dit mechanisme dat ten grondslag ligt aan herstel kan belangrijke inzichten opleveren, die kunnen worden gebruikt bij de behandeling van ruggenmergletsels.
In deze video zullen we demonstreren hoe een ruggenmergcompressieletsel in een een dag oude muis wordt uitgevoerd. Deze chirurgische procedure omvat anesthesie, laminectomie en twee clipgedreven epidurale compressies. Voorbereiding op de operatie.
De operatie wordt uitgevoerd onder een stereomicroscoop. Plaats een verwarmingskussen onder de microscoop. Het is cruciaal om de pup warm te houden om een plotselinge dood tijdens de operatie te voorkomen.
Plaats een chirurgisch dekbed of een groot vel schoon, zacht laboratoriumpapier over het verwarmingskussen. Voor prechirurgische pijnstilling bereidt u een insulinespuit voor, 0,3 milliliter 30 gauge, gevuld met het lokale anestheticum, Marcaine, verdund met steriel PBS, tot een eindconcentratie van 2,5 milligram per milliliter. Voor huidsnede, spierverwijdering en laminectomie, gebruikt u een micromesje, fijne pincetten en fijne iridectomie schaar.
Let op dat we hier ook pincetten gebruiken die we aan de uiteinden hebben gebogen om tanden te vormen. Deze werken beter dan commercieel verkrijgbare getande pincetten omdat de tanden erg klein moeten zijn. Voor de compressie van het ruggenmerg gebruikt u een speciaal aangepaste Yasargil tijdelijke aneurysma miniclip, die we later zullen beschrijven.
Een klein stukje plastic capillairbuis is ook nodig om een stop te maken om volledige sluiting van de clip te voorkomen, en een clipapplicator om de clip te plaatsen. Voor het naaien gebruikt u een naaldhouder en kleine schaar om de draad door te snijden. Voor pijnbehandeling verdunt u Temgesic in steriel PBS, tot 0,03 milligram per milliliter.
Het ruggenmergletsel omvat een clipgedreven compressie, met behulp van een Yasargil tijdelijke aneurysma miniclip. Voor gebruik moet de clip mechanisch worden aangepast door de dikte van de bladen terug te snijden tot 150 micrometer met behulp van een slijpsteen. Vlak voor de operatie snijdt u een korte strook plastic buis en plaatst u deze over een van de clipbladen.
De buis werkt als een stop om volledige sluiting van de clip te voorkomen. Anesthesie en pijnstilling. Voor gasanesthesie gebruiken we een suprane verdamper verbonden met een zuurstoftank.
Isofluraan is het anestheticum dat wordt verdampt in zuivere zuurstof. Om het isofluraan-zuurstofmengsel naar de muis te verdelen, moet u een neusmasker bouwen dat is aangepast aan neonaten. Neonatale muizen zijn zo klein dat het masker kan worden gemaakt van de punt van een spuit, die dient als inlaat voor de plastic buis die is verbonden met de uitlaat van de verdamper.
Aan de zijkant van het masker boort u een klein gaatje om een afvoerbuis aan te sluiten die eindigt in een gereguleerde vacuümpomp, met een verzamelunit, of gewoon in een afzuigkap. Maak een anesthesie-overloopkamer met behulp van een 150 bij 25 milliliter plastic petrischaal. Aan de ene kant maakt u een gat groot genoeg voor het hoofd van de muis.
Aan de andere kant maakt u twee kleinere gaten met de diameter van de plastic buis. Ten slotte maakt u een afvoergat, kleiner dan de andere, op de bovenkant van de schaal. Snijdt u de punt van een 250 microliter pipettentip af en introduceert u deze in dit laatste gaatje.
De pipettentip functioneert als een connector voor de afvoerbuis die is verbonden met een vacuümapparaat ingesteld op een lichte negatieve druk. Bevestig de masker net binnen het gat voor het hoofd van de muis met behulp van Plasticine. Bevestig de plastic buis met behulp van tape of Plasticine aan het plafond van de kamer, waarbij u ervoor zorgt dat de buizen goed zijn gepositioneerd in de juiste gaten.
Plaats de kamer op het chirurgische dekbed onder de microscoop. Het hele systeem wordt weergegeven in dit schema. Een driewegs stopcock wordt geplaatst op de uitlaat van de verdamper.
Hier is de weg naar de slaapkamer vrij, terwijl de weg naar het masker is geblokkeerd en de muis kan worden geplaatst in de slaapkamer om de sedatie te starten. Door de driewegs stopcock naar rechts te draaien, stroomt het gas naar het masker en wordt de weg naar de slaapkamer geblokkeerd. In deze configuratie kan de muis naar het masker worden overgebracht.
Gaslekkage wordt verwijderd door vacuüm uit de overloopkamer. Selecteer een muispup die recent melk heeft gedronken, zoals blijkt uit de witte kleur die door de huid zichtbaar is. Plaats de pup in de slaapkamer en introduceer verdampt Isofluraan op 4% om een snelle sedatie te bereiken.
Breng de pup over naar het masker. Plaats de snuit van de muis voorzichtig goed in het masker om voldoende blootstelling aan het anesthetische gas te garanderen. Draai de driewegs stopcock om het gas naar het masker te leiden.
Injecteer subcutaan 50 microliter Marcaine op 2,5 milligram per milliliter, op de gewenste plaats van de operatie. Wees voorzichtig om niet te diep te injecteren, omdat bloedvaten gemakkelijk kunnen worden geraakt en de introductie van Marcaine in een vat dodelijk is. Veeg het overtollige Marcaine af met een kleine steriele kompres.
Dorsale laminectomie. Verlaag de Isofluraanconcentratie tot één tot twee procent. Na een paar minuten doorboort u de huid met een micromesje en maakt u een acht tot negen millimeter overgangsopening door voorzichtig in een rostrale caudale richting aan de huid te trekken.
Een overgangsopening is veel handiger en geeft betere laterale toegang voor het uitvoeren van de laminecto
Overzicht
Dit artikel beschrijft een methode voor het genereren van een reproduceerbare compressieletsel van het ruggenmerg (SCI) bij pasgeboren muizen. Dit model is voordelig voor het bestuderen van de mechanismen van adaptieve plasticiteit die ten grondslag liggen aan spontaan functioneel herstel.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschap
- Neurobiologie
- Letselmodellen
Achtergrond
- Dwarslaesies kunnen leiden tot aanzienlijke functionele beperkingen.
- Neonatale muizen vertonen een opmerkelijk herstelvermogen.
- Inzicht in adaptieve plasticiteit is cruciaal voor de ontwikkeling van behandelingen.
- Dit model maakt gecontroleerde experimenten naar SCI mogelijk.
Doel van het onderzoek
- Om een reproduceerbaar model van compressieletsel aan het ruggenmerg vast te stellen.
- Om de herstelmechanismen bij neonatale muizen te onderzoeken.
- Om inzichten te verschaffen voor potentiële therapeutische benaderingen.
Gebruikte methoden
- Diepe anesthesie van neonatale muizen.
- Dorsale laminectomie om het ruggenmerg bloot te leggen.
- Compressieletsel met behulp van een gemodificeerde Yasargil Temporary Aneurysm Miniclip.
- Postoperatieve analgesie voor pijnbestrijding.
Belangrijkste resultaten
- Het model induceert succesvol een compressieletsel van het ruggenmerg.
- Neonatale muizen vertonen significante adaptieve plasticiteit na het letsel.
- De verkregen inzichten kunnen toekomstige behandelingen voor ruggenmergletsel informeren.
- Een gedetailleerd chirurgisch protocol waarborgt de reproduceerbaarheid van het model.
Conclusies
- Dit model is een waardevol instrument voor het bestuderen van ruggenmergletsels.
- Inzicht in herstelmechanismen kan leiden tot betere therapieën.
- Toekomstig onderzoek kan voortbouwen op dit fundamentele werk.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directie
Dit model voor compressie van het ruggenmerg bij pasgeboren muizen maakt mechanistisch onderzoek naar adaptieve plasticiteit bij herstel na letsel op vroege leeftijd mogelijk en biedt een ziekte-relevant systeem om therapeutische hypothesen te valideren. Door de dynamiek van spontaan functioneel herstel vast te leggen, ondersteunt het model doelwitvalidatie en fenotypische screening in preklinische neurowetenschappelijke programma's. De relevantie voor pediatrisch ruggenmergletsel en de potentiële translationele continuïteit naar indicaties bij volwassenen verbeteren de besluitvorming op portfolioniveau bij de ontdekking van neurotherapeutica.
Strategische toepassingen in biofarma R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om therapeutische hypothesen te onderzoeken die verband houden met mechanismen van adaptieve plasticiteit bij dwarslaesies.
- Operationele waarde: Biedt een biologisch relevant systeem voor functionele targetvalidatie via gedragsmatige en elektrofysiologische read-outs.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt mechanistische risicoreductie door plasticiteitsroutes uit de vroege levensfase te koppelen aan potentiële therapeutische targets.
Screening & Assayontwikkeling
- Klaarheid voor analyse: Genereert een gestandaardiseerd, reproduceerbaar letselmodel dat geschikt is voor het screenen van verbindingen en het testen van therapeutische interventies.
- Kwantitatieve output: Faciliteert metingen van afhankelijke variabelen, waaronder de mobiliteit van de achterpoten, synaptische connectiviteit en elektrofysiologische activiteit.
- Schaalbaarheid: Ondersteunt high-throughput optische registratie en ex vivo fysiologische analyse voor verdere ontwikkeling van assays.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor de ziekte: Modelleert pediatrisch dwarslaesie met bewijs van acute uitval van de achterpoten en functioneel herstel binnen twee weken.
- Translationele continuïteit: Maakt gebruik van gedeelde plasticiteitsmechanismen tussen het neonatale en het volwassen ruggenmerg voor het verkrijgen van inzichten over verschillende leeftijden.
- Risico-gecorrigeerde vooruitgang: Maakt evaluatie van therapeutische kandidaten mogelijk met functioneel herstel en synaptische herverbinding als predictieve biomarkers.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het model past binnen het ontdekkingscontinuüm, van targetvalidatie tot preklinische effectiviteitsstudies, in het bijzonder voor neuroprotectieve en neurorestauratieve benaderingen.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing naar adaptieve plasticiteit en mechanismen voor functioneel herstel na compressie van het ruggenmerg.
- Screening: Maakt assay-ontwikkeling mogelijk voor de evaluatie van verbindingen met behulp van kwantificeerbare gedragsmatige en fysiologische eindpunten.
- Analytics: Genereert metingen van afhankelijke variabelen, zoals elektrofysiologische signalering en optische registratie van synaptische connectiviteit.
- Translationeel onderzoek: Verbindt bevindingen over plasticiteit in de vroege levensfase met ruggenmergletsel bij volwassenen via geconserveerde biologische mechanismen.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar platform voor iteratieve toetsing van therapeutische interventies in de discovery- en preklinische fasen.
Operationele & Bedrijfsmatige Impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt de betrouwbaarheid van het target door mechanismen van spontaan herstel en adaptieve plasticiteit te verduidelijken.
- Operationele waarde: Levert een reproduceerbaar chirurgisch model met gestandaardiseerde compressieparameters en postoperatieve zorg.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door vroege efficiëntiesignalen te bieden in een letselmodel met een hoge plasticiteit.
- Impact op portfolio: Maakt risicogecorrigeerde prioritering van neurotherapeutica mogelijk op basis van functioneel herstel en biomarkers voor synaptisch herstel.
Overwegingen voor Implementatie
- Vereist expertise in de omgang met neonatale muizen, microchirurgie en elektrofysiologische registratietechnieken.
- Afhankelijk van gespecialiseerde instrumentatie, waaronder een stereomicroscoop, een applicator voor aneurysma-miniclips en temperatuurgecontroleerde herstelsystemen.
- Vereist standaardisatie tussen chirurgische teams voor een consistente laminectomie en het toedienen van het compressietrauma.
- Omvat overwegingen met betrekking tot adaptatie bij het vertalen van bevindingen van neonatale naar adulte contexten of menselijke contexten van het ruggenmerg.
- Praktische beperkingen omvatten de specificiteit van het model voor vroege postnatale stadia en potentiële variabiliteit in de ernst van het letsel als gevolg van de plaatsing van de clip.
