توليد نماذج تجريبية حادة ومزمنة للتعبير الحركي في الفئران
May 27th, 2021
نحن نقدم بروتوكولات لتوليد نماذج تجريبية حادة ومزمنة للتعبير عن التشنج اللاستيكي في الفئران التي تتصرف بحرية. وتستند النماذج على زرع القنية سترياتال و GABAاللاحقة تطبيق خصم. يستخدم النموذج الحاد الحقن العابرة في حين يستخدم النموذج المزمن التسريبات المطولة عبر مضخة صغيرة التناضح المزروعة تحت الجلد.
يصف هذا البروتوكول نموذجا تجريبيا فريدا من الاضطرابات اللاإرادية من خلال تحديد طريقة تحفيز التشنجات اللاإرادية الحركية في فأر يتصرف بحرية ، إما بطريقة عابرة أو مزمنة. الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي أنها تصف النموذج الوحيد المتاح للتعبير عن التشنج اللاإرادي ، والذي يستخدم على نطاق واسع لدراسة متلازمة توريت وغيرها من الاضطرابات اللاإرادية. توضح العرض البصري العملية المعقدة لإعداد الجهاز حسب الطلب وجراحة الزرع.
إثبات الإجراء سيكون استير فينر، طالبة دراسات عليا من مختبري، وكاتيا بيليلوفسكي، مديرة المختبر. للبدء، وإعداد قنية زرع عن طريق قطع 25 قياس هيبوب الفولاذ المقاوم للصدأ و0.013 بوصة دمية الأسلاك الداخلية القابلة للإزالة. أدخل هذا السلك الوهمي في قنية الزرع حتى تصل إلى النهاية وثني السلك الزائد.
ثم قطع 70 سنتيمترا مرنة البوليمر microbore أنبوب لإعداد حاقن. إعداد قنية حقن عن طريق قطع 30 قياس هيتوب الفولاذ المقاوم للصدأ مع أداة دوارة. إدراج ثلاثة ملليمترات من هذه القنية الحقن في أنبوب مرن، والغراء المفصل بينهما للحصول على حاقن.
عند إجراء الجراحة، قم بتمرير الزرع على حامل القنية وخفضه إلى هدف الزرع في دماغ الجرذ. إرفاق القنية المزروعة إلى جمجمة الجرذ عن طريق تطبيق أسمنت الأسنان. أدخل الدمية المعدة في هذه القنية المزروعة وغط جميع الغرسات عن طريق تطبيق أسمنت الأسنان على بقية منطقة الجمجمة.
لإجراء الميكروجينكشن، قم بإرفاق المحقن بالميكروسرينج الزجاجي الدقيق المليء بالبيكوكلين وتكوين الإعدادات بمعدل 0.35 ميكرولتر في الدقيقة وحجم إجمالي قدره 0.35 ميكرولتر. ضع الجرذ في القفص التجريبي إزالة دمية وإدراج حاقن في القنية المزروعة من خلال نهاية المطاف.
بدء ضخ مضخة الجهاز وتتبع بدء التشنج وإنهاء مرات باستخدام ساعة توقيت. بعد دقيقة واحدة من الحقن، قم بإزالة المحقن وأعد إدخال الدمية ببطء. إعداد دليل cannula عن طريق قطع 12 ملليمتر 25 قياس الفولاذ المقاوم للصدأ hypotube وقنية ضخ عن طريق قطع 30 قياس الفولاذ المقاوم للصدأ hypotube.
إدراج سلك قطرها 0.005 بوصة في قنية التسريب وثنيه في شكل L في الموقع المقصود. بعد ذلك، قم بإعداد أنابيب قسطرة مرنة عن طريق قطع أنبوب البولي إيثيلين PE10 طوله ثمانية سنتيمترات. إزالة السلك الداخلي من قنية التسريب، الغراء دليل القنية على التداخل ثلاثة ملليمتر بالقرب من الجزء عازمة من قنية التسريب باستخدام الغراء cyanoacrylate والمسرع.
ثم أدخل الجزء الأفقي من قنية التسريب على أنابيب القسطرة. إخراج الغطاء الشفاف لمشرف تدفق المضخة. تزج محول أنابيب في الكحول 70٪، وإرفاقه إلى الجزء القنية قصيرة من تدفق مشرف حتى يمس شفة بيضاء.
أدخل أنابيب القسطرة المرنة في محول الأنابيب واحمل جزء القنية الطويل باستخدام حامل مشبك أثناء لصق جميع الاتصالات. قم بلف المضخة التناضحية المصغرة بمسح الورق وأصلحها عموديا مع الفتحة التي تواجه لأعلى باستخدام حامل مشبك. ملء المضخة مع aCSF باستخدام حقنة مع إبرة حادة قياس 27، مع الحرص على تجنب دخول الهواء.
ملء الجزء القنية طويلة من أنبوب التسريب مع aCSF باستخدام حقنة مع إبرة حادة قياس 27. وأدخله في المضخة. ضع المضخة في كوب ملحي لمدة أربع إلى ست ساعات على الأقل عند 37 درجة مئوية.
إنشاء جيب تحت الجلد في ظهر الجرذ عن طريق فتح وإغلاق الهموستات المعقمة الكحول تحت الجلد من خلال خط الكتف الأوسط. إزالة المضخة من حمام الماء ووضعها على الفئران مرة أخرى مغطاة مسح ورقة. الشريحة التي دليل cannula من أنبوب التسريب على حامل القنية.
عقد المضخة مع hemostat وإدراجه بلطف في جيب تحت الجلد. زرع قنية التسريب في الهدف والغراء على الجمجمة باستخدام الغراء هلام. إصلاح قنية التسريب، وضمان أن القسطرة خالية من مكامن الخلل للسماح لحركة الرقبة وتغطية جميع يزرع مع أسمنت الأسنان.
لإجراء جراحة استبدال المضخة، ابدأ في حقن بيكوكلين في المضخة باستخدام حقنة مع إبرة حادة قياس 27. استمر في حقن البيكوكلين أثناء إزالة الحقنة لمنع الهواء من الدخول. أدخل مشرف التدفق داخل المضخة وضع المضخة في كوب ملحي لمدة أربع إلى ست ساعات على الأقل في حمام مائي 37 درجة مئوية.
إجراء شق على الجلد فوق مضخة مزروعة. غسل الجيب مع درجة حرارة الغرفة aCSF وتجفيفه مع منصات الشاش. فصل مضخة aCSF مملوءة من وسيط التدفق باستخدام hemostat وتجاهله.
وبالمثل، فصل وتجاهل وسيط التدفق من مضخة مليئة bicuculline. إرفاق بلطف مضخة مليئة bicuculline إلى وسيط تدفق المزروعة والغراء خط شق مع لاصقة الأنسجة. في النموذج الحاد ، تبدأ التشنجات اللاإرادية في الظهور بعد عدة دقائق من الميكولينيكين الدقيق وتستمر لعشرات الدقائق ثم تتحلل وتتوقف في نهاية المطاف.
في النموذج المزمن ، تبدأ العرات عادة في الظهور في اليوم الأول بعد زرع المضخة المملوءة بالبيكولين ، والتي تتقلب خلال النهار ويمكن ملاحظتها بشكل واضح خلال حالة الاستيقاظ الهادئة. التشنجات اللاإرادية الحركية لديها توقيع الحركية النمطية التي يمكن الكشف عنها في التسارع وإشارات جيروسكوب. وبالمثل، يمكن أيضا تقييم توقيت تيك باستخدام الحقول المحلية إشارة المحتملة في جميع أنحاء مسار العقدة القشرية القاعدية بسبب ظهور مسامير LFP واسعة عابرة.
مكنت هذه النماذج من دراسة التعبير التشنجي بعد تدخلات سلوكية وبيئية ودوائية مختلفة لفترات طويلة من الزمن.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
النظرة العامة
يصف هذا البروتوكول نموذجًا تجريبيًا فريدًا لاضطرابات التشنجات الحركية من خلال تحديد طريقة تحفيز التشنجات الحركية في الفئران التي تتصرف بحرية، سواء بشكل عابر أو مزمن. تتمثل الميزة الرئيسية لهذه الطريقة في أنها تصف النموذج الوحيد المتاح لتعبير التشنجات، والذي يستخدم على نطاق واسع لدراسة متلازمة توريت والاضطرابات التشنجية الأخرى.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- علم الأعصاب
- علم السلوك
- علم النفس
الخلفية
- نماذج اضطرابات التشنجات ضرورية لفهم متلازمة توريت.
- تركز الدراسة على تحفيز التشنجات الحركية في الفئران.
- يتم تطوير نماذج حادة ومزمنة لأغراض البحث.
- تساعد العروض المرئية في فهم الإجراءات الجراحية المعنية.
غرض الدراسة
- تقديم بروتوكولات لتوليد نماذج تعبير التشنجات في الفئران.
- توفير طريقة لدراسة اضطرابات التشنجات بشكل فعال.
- تعزيز فهم الآليات الكامنة وراء اضطرابات التشنجات.
الطرق المستخدمة
- زراعة قنية العقد القاعدية.
- استخدام مضادات GABA A.
- حقن عابرة للنماذج الحادة.
- تسريبات مطولة عبر مضخات تناضحية صغيرة للنماذج المزمنة.
النتائج الرئيسية
- إحداث ناجح للتشنج الحركي في الفئران التي تتصرف بحرية.
- تبيان كل من طرق تعبير التشنجات الحادة والمزمنة.
- وسائل مرئية تعزز فهم الإجراءات المعقدة.
- تأسيس نموذج موثوق به لأبحاث اضطرابات التشنجات المستقبلية.
الاستنتاجات
- توفر البروتوكولات موردًا قيمًا للباحثين الذين يدرسون اضطرابات التشنجات.
- يمكن لهذه النماذج تسهيل استكشاف التدخلات العلاجية.
- يمكن للدراسات الإضافية البناء على هذا العمل الأساسي لتعزيز المعرفة في المجال.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
Establishing reliable animal models of motor tic expression enables mechanistic de-risking in early discovery for neuropsychiatric targets. These acute and chronic rat models support target validation by linking striatal GABAA modulation to behavioral phenotypes relevant to Tourette syndrome and related disorders. The ability to study tic dynamics over varying timescales enhances predictive confidence in pathway modulation strategies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses regarding basal ganglia pathway modulation in tic pathophysiology.
- Operational Value: Enables functional target validation through inducible, quantifiable motor tic phenotypes.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by modeling target engagement effects on tic expression dynamics.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for assessing compound effects on tic frequency and kinematics.
- Operational Value: Provides standardized, reproducible readouts via accelerometer, gyroscope, and LFP signal analysis.
- Scalability: Chronic model supports prolonged compound exposure studies for chronic dosing regimens.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Models enable study of tic expression across behavioral, environmental, and pharmacological interventions.
- Mechanistic De-risking: Links cortico-basal ganglia pathway activity to tic generation via LFP transient spikes.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions based on target modulation effects on tic dynamics over days or weeks.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into discovery biology for hypothesis testing, screening for assay readiness, and translational research for preclinical continuity.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of striatal disinhibition mechanisms in tic generation.
- Screening: Enables assay readiness through quantifiable tic expression metrics and device compatibility for concurrent recordings.
- Analytics: Delivers quantitative dependent variable measurements including tic initiation/termination times, kinematic signatures, and LFP transient spikes.
- Translational Research: Connects acute and chronic models to preclinical validation of target modulation effects on tic phenotypes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for chronic neuropsychiatric model studies via implantable infusion systems.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation through mechanistic link between GABAA antagonism and tic expression.
- Operational Value: Standardization and reproducibility via implanted cannula systems and pump-based delivery.
- Strategic Value: Improved go/no-go decisions by evaluating target effects on tic frequency and duration.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization of neuropsychiatric targets based on behavioral phenotype modulation.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery and cannula implantation.
- Dependent on precision infusion systems and neurochemical agents like bicuculline.
- Necessitates cross-team standardization for behavioral scoring and signal processing.
- Adaptation considerations across rodent strains and tic phenotype variability.
- Practical limitations include surgical complexity of chronic model and equipment durability over extended studies.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:51
Generation of Acute Experimental Model of Motor Tic Expression in a Rat
2:38
Generation of Chronic Experimental Model of Motor Tic Expression in a Rat
4:32
Implantation of Chronic Model (Osmotic Pump) into the Rat
6:19
Results: Tic Expression in Both Models
7:11
Conclusion
