منتبذ المخاطي Engrafting إجراءات تسليم المخدرات مباشرة الى المخ في الفئران
July 16th, 2014
وقد تم تطوير نموذج الفأر من بالمنظار إعادة الإعمار قاعدة الجمجمة البشرية التي تخلق واجهة نصف نافذ بين الدماغ والأنف باستخدام الطعوم المخاطية الأنفية. يسمح هذا الأسلوب للباحثين لدراسة التسليم إلى النظام العصبي المركزي للعلاجات عالية الوزن الجزيئي التي تستبعد خلاف ذلك حاجز الدم في الدماغ عندما تدار بشكل منتظم.
الهدف العام من هذا الإجراء هو إجراء جراحة تطعيم الغشاء المخاطي غير المتجانسة بنجاح لتوصيل المركبات إلى الدماغ. يتم تحقيق ذلك عن طريق عزل طعم الحاجز الأنفي أولا من فأر متبرع. الخطوة الثانية هي زرع الغشاء المخاطي من الحاجز إلى عيب في الجمجمة على الفأر المتلقي.
بعد ذلك ، يتم جرعات الدماغ من خلال الكسب غير المشروع لفترة زمنية مطلوبة. تتمثل الخطوة الأخيرة في تحليل نتيجة إجراء جرعات الدماغ باستخدام التألق أو الفحص المجهري أو الكيمياء النسيجية المناعية لإظهار انتشار المركبات التي يتم تسليمها في الدماغ. الحمة. استخدام المستحضرات الصيدلانية نيوروب محدود للغاية بسبب وجود حاجز الدم في الدماغ.
لقد طورنا تقنية تعتمد على الجراحة بالمنظار البشري عبر الأنف حيث يمكننا رسم الغشاء المخاطي في ثقب في الحاجز الدموي الدماغي واستخدامه كقناة لتوصيل الدواء مباشرة إلى الدماغ. هنا ، ريتشي كومين ، طالب ما بعد الدكتوراه في مختبر هان في جامعة بوسطن ، سيوضح هذه التقنية في نموذج فأر. ابدأ هذا الإجراء بإزالة الجلد حول منطقة أنف الفأر القتل الرحيم لكشف الجمجمة.
ثم ضع علامة على ثلاثة أسطر باستخدام المثقاب الهوائي. اثنان من الخطين يحيطان بشكل جانبي بمنطقة الأنف ، والثالث يتماشى مع العينين ، مما يربط الخطين بشكل عمودي. بعد ذلك ، قم بالتنقل لأسفل بطنيا.
من أجل فصل الحاجز الأنفي عن الأنسجة المحيطة ، قم بقطع الحاجز من أي نسيج ملتصق به. ثم قم بتخزينه في محلول ملحي معقم تحت المجهر ، ونظف الكسب غير المشروع وقم بإزالة أي أنسجة متصلة. الوضع المثالي هو إزالة جميع الأنسجة الضامة بنجاح دون الإضرار بالأغشية المخاطية الموجودة على جانبي الحاجز الغضروفي.
بعد تخدير الفأر باستخدام الإجراءات الجراحية المعقمة المثبتة في إطار لاهوتي ، ضع مرهما على العينين لمنع الجفاف. بعد ذلك ، قم بفضح الجمجمة وتسوية الرأس. ثم قم بقطع ثقب دائري قطره 1.25 ملم على الجمجمة باستخدام مثقاب هوائي.
عند استهداف الآتو ، بلل المنطقة المحفورة بمحلول ملحي معقم واستخدم شفرة حلاقة لإزالة الجمجمة. بعد ذلك ، قم بإزالة الجافية يدويا باستخدام طرف إبرة قياس 30. بعد ذلك ، ضع الغشاء المخاطي فوق سطح الدماغ ، مع الحرص الشديد على إبقاء الجانب الظهاري متجها بعيدا عن الجرح.
باستخدام طرف زوج من المقص الجراحي ، امسك الغشاء بعيدا عن الغضروف وعلى سطح الجمجمة والدماغ لتداخل جميع الحواف العظمية لموقع حج القحف. بعد ذلك ، قم بتغطية الكسب غير المشروع بقطعة معقمة من النتريل. يعمل هذا على منع التصاق الجلد بالطعم أثناء الشفاء.
قم بقص الغشاء الزائد إذا لزم الأمر ، وتجنب أي حركة للنتريل بمجرد ملامسته للطعم. ثم أغلق الجلد بخياطة واترك الفأر يتعافى لمدة ثلاثة إلى سبعة أيام قبل الانتقال إلى الخطوة التالية. تأكد من إجراء العلاجات المناسبة بعد الجراحة وإعطاء المسكنات المنتظمة لجرعة.
بعد تأمين الفأر المخدر في الإطار التجسيمي ، قم بقص الخيط بالمقص وإزالة الجلد الزائد حول الجمجمة. قم بإزالة حاجز النتريل وتنظيف سطح الجمجمة. استخدم محلول ملحي معقم ومسحات قطنية لتنظيف المنطقة حتى يظهر الكسب غير المشروع.
قد يكون من الضروري قطع الكسب غير المشروع باستخدام ماكينة الحلاقة إذا نمت أكبر من مساحة السطح المطلوبة. بعد ذلك ، ضع البئر فوق الكسب غير المشروع بحيث تكون الحواف ملامسة للجمجمة. ثم ضع مادة لاصقة cyanoacrylate عند التقاطع بين البئر والجمجمة.
املأ البئر بمحلول ملحي معقم وتحقق للتأكد من عدم وجود تسريبات. بعد ذلك ، ضع الأسمنت على الجمجمة لتأمين البئر في مكانه. بعد ذلك ، قم بإزالة المحلول الملحي من البئر باستخدام ماصة.
اغسل البئر عدة مرات للتحقق من عدم تسرب المادة اللاصقة. ثم أضف 50 ميكرولتر من ديكستران الفلورسنت. قم بتغطية الجزء العلوي من البئر باستخدام قطعة دائرية من النتريل مثبتة في الأعلى بمادة لاصقة سيانواكريليت ، وتأكد من أن المادة اللاصقة لا تتلامس مع محتويات البئر.
بعد مرور الوقت المطلوب ، قم بالقتل الرحيم للحيوان وإزالة الغرسة والدماغ. احرص على إبقاء الكسب غير المشروع في مكانه. بمجرد إزالتها ، وميض ، تجميد الدماغ في محلول من الأيزوبوتان المبرد في حمام جليدي جاف ، قم بتضمين الدماغ في محلول OCT وقم بتقطيعه إلى 50 ميكرومتر.
ضع الشرائح المرغوبة مباشرة على شريحة المجهر. ثم قم بتصوير الشريحة باستخدام مجهر فلوري بمجرد أن يجف محلول OCT. هذه صورة مجهر فلوري لشريحة دماغ فأر بعد الجرعات عبر المخاطية.
مع 40 كيلودالتون رباعي إيثيل الرومين المترافق ديكستران لمدة 24 ساعة ، يكون الطعم المخاطي مرئيا على سطح الدماغ. بمجرد إتقانها ، يجب أن تستغرق هذه التقنية ما مجموعه أربع ساعات من وقت الجراحة لأدائها بشكل صحيح. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون المرء قادرا على عزل الحاجز الأنفي ونقل الغشاء المخاطي فوق موقع حج القحف لغرض توصيل الدواء إلى الدماغ.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة نموذج فأر جديد لإعادة بناء قاعدة الجمجمة بالمنظار البشري، باستخدام طعوم الغشاء المخاطي للأنف لإنشاء واجهة شبه منفذة بين الدماغ والأنف. هذا النهج المبتكر يسهل التحقيق في توصيل العلاجات عالية الوزن الجزيئي إلى الجهاز العصبي المركزي، متجاوزًا القيود المفروضة بواسطة حاجز الدم في الدماغ.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- الهندسة الطبية الحيوية
- توصيل العلاجات
الخلفية
- يحد حاجز الدم في الدماغ من دخول العديد من المركبات العلاجية إلى الدماغ.
- الطرق الحالية لتوصيل الأدوية إلى الجهاز العصبي المركزي محدودة.
- الطعوم المخاطية المتغايرة تقدم حلًا محتملًا لتعزيز توصيل الدواء.
- تهدف هذه الدراسة إلى استكشاف نهج جراحي جديد باستخدام الطعوم الأنفية.
هدف الدراسة
- تطوير نموذج فئران لدراسة توصيل الأدوية إلى الدماغ.
- استخدام طعوم الغشاء المخاطي للأنف لإنشاء واجهة توصيل.
- تحليل انتشار المركبات في الدماغ.
الطرق المستخدمة
- عزلة طعوم الحاجز الأنفي من فأر متبرع.
- زراعة الغشاء المخاطي على عيب في الجمجمة في فأر مستقبل.
- جرعة الدماغ عبر الطعوم لفترة محددة.
- تحليل انتشار المركبات باستخدام الفلورة، الفحص المجهري، أو المناعة النسيجية.
النتائج الرئيسية
- زراعة ناجحة للطعوم المخاطية الأنفية على عيوب الجمجمة.
- تبين انتشار المركبات في نسيج الدماغ.
- أكدت الفلورة والفحص المجهري فعالية طريقة التوصيل.
- قدمت رؤى لتجاوز حاجز الدم في الدماغ للتطبيقات العلاجية.
الاستنتاجات
- يوفر النموذج المطور نهجًا واعدة لدراسة توصيل الأدوية إلى الدماغ.
- يمكن أن يعزز التطعوم المخاطية الأنفية توصيل العلاجات عالية الوزن الجزيئي.
- قد يمهد هذا الأسلوب الطريق لاستراتيجيات علاجية جديدة في علاج اضطرابات الجهاز العصبي المركزي.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
Overcoming the blood-brain barrier remains a critical challenge in CNS drug development, limiting the translation of high molecular weight therapeutics. This murine mucosal engraftment model provides a semipermeable interface for direct brain delivery, enabling preclinical evaluation of compounds otherwise excluded by BBB impermeability. The approach supports mechanistic de-risking and predictive confidence in early discovery by validating brain exposure of therapeutic candidates.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by confirming brain parenchyma delivery of high molecular weight compounds.
- Operational Value: Provides a reproducible surgical model for assessing CNS exposure independent of BBB permeability.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative fluorescence readouts to compare compound diffusion across experimental conditions.
- Operational Value: Standardizes graft preparation and dosing procedures for scalable compound screening workflows.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports disease-relevant testing of neuropsychiatric therapeutics by validating direct brain access.
- Operational Value: Facilitates continuity from discovery to preclinical validation through consistent dosing and readout methods.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by enabling direct compound delivery to the brain, bypassing BBB-dependent absorption limitations.
- Discovery Biology: Supports target validation by confirming brain exposure of novel therapeutics.
- Screening: Enables assay-ready delivery of compounds for fluorescence-based quantification.
- Analytics: Provides microscopy and immunohistochemistry outputs for spatial and temporal diffusion analysis.
- Translational Research: Aligns with preclinical modeling of neurological disorders requiring CNS-penetrant therapeutics.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical platform for iterative compound testing across discovery campaigns.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in CNS delivery by demonstrating direct graft-mediated compound transport.
- Operational Value: Enhances reproducibility through standardized graft implantation and well-based dosing.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by delivering empirical brain exposure data early in discovery.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of CNS therapeutics based on validated delivery efficiency.
Implementation Considerations
- Requires microsurgical expertise in graft isolation, craniotomy, and mucosal membrane handling.
- Depends on sterile surgical instrumentation, pneumatic drills, and fluorescence microscopy infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization between surgery, imaging, and pharmacology groups for consistent readouts.
- Involves adaptation considerations for graft size and well placement across mouse strains and ages.
- Limited by postoperative recovery time (3–7 days) before dosing can begin, affecting study timelines.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:29
Harvesting of the Mucosal Graft
2:43
Surgical Implantation of Mucosal Graft
4:49
Administration of Dosing Solution
6:44
Analysis of Transmucosal Delivery
7:32
Results: Fluorescent Microscope Image of a Mouse Brain Slice Following Transmucosal Dosing
7:57
Conclusion
