Ein Mausmodell der Lumbar Spine Instability
23. April 2021
Wir entwickelten ein Lumbar-Bandscheibendegeneration Maus-Modell durch Resektion von L3–L5 Spinnprozesse zusammen mit supra- und inter-spinous Bänder und Ablösung von paraspinous Muskeln.
Dies ist eine Operation, um das Mausmodell zu induzieren bietet eine Alternative für Lumbeinige Bandscheibendegeneration im Zusammenhang mit Studien. Dieser robuste LSI-Modus erfordert keine spezielle Ausrüstung. Es ist reproduzierbar und kann verwendet werden, um die Bandscheibendegeneration in relativ kurzer Zeit zu induzieren.
Die Kontrolle der Schnitttiefen und der Blutung und die Durchführung für die Resektion jedes interspinösen Prozesses sind zwei Hauptkosten für die Implantation unseres Erfolgs für Experimente. Nachdem Sie eine fehlende Reaktion auf Pedalreflex bestätigt haben, legen Sie eine acht Wochen alte, männliche, c57 schwarze Sechsmaus auf ein chirurgisches Pad in der Rückenlage und tragen Salbe auf die Augen des Tieres auf. Verwenden Sie einen kleinen Tiertrimmer, um den chirurgischen Bereich von der unteren Brustregion bis zur Spitze der sakralen Region zu rasieren und das rasierte Fell mit Gewebetüchern zu entfernen.
Tragen Sie Enthaarungscreme auf den rasierten Bereich mit Gaze auf, um die Creme nach nicht mehr als drei Minuten zu entfernen und die exponierte Haut mit zwei Millilitern 0,9 steriler Saline zu spülen. Legen Sie dann ein maßgeschneidertes chirurgisches zylindrisches Pad unter den Bauch, um die Lendenwirbelsäule zu erhöhen. Um die Wirbel L3 und L5 freizulegen, berühren Sie mit dem Zeigefinger die subkutanen spinösen Prozesse der Lendenwirbel und Palpaten, um die Prozesse mit denen der Brustwirbel und sakralen Wirbel zu vergleichen, um die Lendenregion zu identifizieren.
Spülen Sie die Haut mit 75% Alkohol, und verwenden Sie ein Sezieren Mikroskop verwenden ein Skalpell, um einen drei bis vier Zentimeter großen Mittellinienhautschnitt über den Lendenbereich von der mittleren Brustregion bis zur Hüfte zu machen. Identifizieren Sie die Lendenwirbelsäule durch die V-Form der hinteren Faszie eingefügt, in die Spitze, so dass die spinlösen Prozesse und verwenden Sie das Skalpell, um flache hintere paraspinous Muskeleinschnitte entlang der spinösen Prozesse von L3 bis L5 seitlich auf beiden Seiten der Wirbelsäule zu machen. Verwenden Sie dann zwei Paare von ophthalmologischen Zangen, um die Muskelschichten zu trennen, um die L3 L5 Spinnprozesse und supraspinöse Bänder auszusetzen.
Um einzelne Spinnprozesse zu trennen, verwenden Venenschiere, um interspinöse Bänder abzuschneiden und die Spinnprozesse L3 auf L5 und interspinöse Bänder zu resektieren. Verwenden Sie dann sterile Nummer fünf Seidengeflochtene Nähte, um den Hautschnitt zu schließen, ohne die paravertebralen Muskeln wieder anzubringen und Chlortetracyclin-Hydrochloridsalbe auf die chirurgische Stelle aufzutragen. Die histomorphometrische 3D-Analyse ermöglicht die Messung von Bandscheiben, während die 3D-Strukturanalyse eine Quantifizierung des gesamten Gewebevolumens ermöglicht.
Das Bandscheibenvolumen erhöht sich eine Woche nach der Operation signifikant, bevor es zwei bis 16 Wochen nach dem Eingriff abnimmt, der mit einer Abnahme der im gleichen Zeitraum gemessenen Bandscheibenhöhe im Einklang steht. Erhöhte Hohlräume innerhalb der Schädelendplatten werden auch bei LSI-Mäusen beobachtet, wie durch einen erhöhten Prozentsatz der trabekulären Trennwerte größer oder gleich 0,089 und eine signifikante Zunahme der Endplattenvolumina nach der Operation quantifiziert. Modellendplatten weisen einen ähnlichen Phänotyp auf, was darauf hinweist, dass LSI zu Endplattenhypertrophie und einer Erhöhung der Hohlraumzahl führt.
L5-Wirbelvolumen nehmen nach der Operation leicht zu, wobei statistische Unterschiede nach 16 Wochen beobachtet werden. Eine signifikante Abnahme des Knochen- und Gesamtvolumenverhältnisses ist auch 16 Wochen nach der Operation vorhanden, was darauf hindeutet, dass LSI zu einem späteren Zeitpunkt einen Wirbelknochenverlust verursacht. Eine Reduktion der intrazellulären Vakuolen von Zellkernpulposuszellen wird auch bei LSI-Tieren mit einer erhöhten Anzahl von Osteoklasten beschleunigt, die in LSI-Endplatten beobachtet werden.
Dieses Modell kann durch Anbringen unterschiedlicher Wirbelanzahl, z. B. nur der fünften Lendenwirbel, oder von der ersten Lenden- bis zur fünften Lendenwirbelsäule geändert werden.
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Übersicht
Die Studie stellt ein Mausmodell für die degenerative Lendenwirbelscheibenkrankheit vor, das durch die chirurgische Resektion spezifischer Komponenten der Lendenwirbelsäule entwickelt wurde. Dieses Modell erleichtert die Forschung zur Bandscheibendegeneration und zeigt Reproduzierbarkeit und Effizienz bei der Induktion der Degeneration.
Wesentliche Studienkomponenten
Forschungsbereich
- Wirbelscheibendegeneration
- Mausmodelle in der orthopädischen Forschung
- Chirurgische Techniken in Tierversuchen
Hintergrund
- Das Verständnis der degenerativen Veränderungen der Lendenwirbel-Scheiben ist entscheidend für die Entwicklung von Therapien.
- Bestehende Modelle erfordern möglicherweise spezielle Ausrüstung und sind weniger zugänglich.
- Ein zuverlässiges und reproduzierbares Modell ist unerlässlich, um die Forschung in diesem Bereich voranzutreiben.
Verwendete Methoden
- Chirurgische Resektion der Dornfortsätze, Bänder und verwandter Strukturen bei Mäusen
- Mäusestamm C57BL/6
- 3D-histomorphometrische und strukturelle Analysen zur Beurteilung von Bandscheiben- und Wirbelveränderungen
Hauptergebnisse
- Signifikante Veränderungen des Bandscheibenvolumens und der Bandscheibenhöhe nach der Operation.
- Erhöhte Hohlräume in den Endplatten und Veränderungen der Knochenvolumenverhältnisse.
- Beobachtungen beschleunigter zellulärer Veränderungen in den Zellen des Nucleus pulposus bei LSI-Mäusen.
Schlussfolgerungen
- Das Modell bildet wirksam Merkmale der Lendenwirbelscheiben-Degeneration ab und ist daher wertvoll für zukünftige Studien.
- Diese Forschung hat Auswirkungen auf das Verständnis und die Behandlung degenerativer Wirbelsäulenerkrankungen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Das LSI-Mausmodell bietet ein reproduzierbares und kosteneffizientes System zur Untersuchung der degenerativen Lendenwirbelscheiben, das die mechanistische Analyse degenerativer Signalwege in einem frühen Stadium ermöglicht. Seine hohe Handhabbarkeit und kurze Zeitspanne für die Krankheitsentwicklung unterstützen die Validierung von Zielstrukturen und die präklinische Screening-Phase in der muskuloskelettalen Wirkstoffforschung. Dieses Modell trägt zur Risikominderung therapeutischer Hypothesen bei, indem es wesentliche strukturelle und zelluläre Veränderungen nachbildet, die bei der menschlichen Bandscheibendegeneration beobachtet werden.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen im Zusammenhang mit Endplattenporosität, Schrumpfung des Nucleus pulposus und Wirbelknochenverlust bei der lumbalen Bandscheibendegeneration.
- Operativer Wert: Bietet ein reproduzierbares chirurgisches Modell, das keine spezielle Ausrüstung erfordert und konsistente Target-Engagement-Studien über verschiedene Labore hinweg unterstützt.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt quantifizierbare strukturelle Endpunkte wie Bandscheibenvolumen, Trennabstand der Endplatten-Trabekel und Knochen-zu-Gewebe-Verhältnis der Wirbelkörper für die Wirkstoff-Screening.
- Operationaler Wert: Kompatibel mit 3D-histomorphometrischen und strukturellen Analysen, wodurch standardisierte, quantitative Messwerte für die Assay-Entwicklung und Validierung von Treffern ermöglicht werden.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Rekapituliert progressive degenerative Veränderungen von einer frühen Endplattenhypertrophie bis zum Knochenverlust im fortgeschrittenen Wirbelstadium und ermöglicht damit mechanistische Untersuchungen unter krankheitsrelevanten Bedingungen.
- Operativer Wert: Ermöglicht die longitudinale Überwachung der Degeneration über einen Zeitraum von 16 Wochen und erleichtert so die zeitabhängige Beurteilung der Wirksamkeit in präklinischen Arbeitsabläufen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das LSI-Modell fügt sich in den Entdeckungsprozess von der Target-Validierung bis zur präklinischen Evaluierung ein, insbesondere für Therapien, die auf die strukturelle Degeneration bei lumbaler Bandscheibenerkrankung abzielen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung hinsichtlich der Signalwege, die Endplattenveränderungen, Volumenverlust der Bandscheibe und osteoklastenvermittelte Knochenresorption antreiben.
- Screening: Ermöglicht die Herstellung standardisierter degenerativer Gewebe zur Bewertung der Wirkstoffeffekte auf die Integrität der Bandscheibe und die Homöostase der Wirbel.
- Analytik: Liefert quantitative morphometrische Parameter (Bandscheibenvolumen, Hohlraumvolumen der Endplatte, Knochenvolumenanteil), die die vergleichende Analyse von Krankheitszuständen unterstützen.
- Translationale Forschung: Bildet menschenrelevante degenerative Zeitabläufe und strukturelle Phänotypen ab und fördert so die präklinische Kontinuität strukturverändernder Interventionen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Stellt eine skalierbare, kostengünstige chirurgische Plattform dar, die in mehreren Kampagnen zur Zielvalidierung und Leitstrukturoptimierung eingesetzt werden kann.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Liefert eine vorhersagbare Zuversicht hinsichtlich der Zielrelevanz, indem frühe bis späte degenerative Veränderungen in den Geweben der Lendenwirbelsäule modelliert werden.
- Operationaler Wert: Stellt Reproduzierbarkeit und Standardisierung durch klar definierte chirurgische Schritte und quantifizierbare histologische Endpunkte sicher.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung über Fortführung oder Abbruch durch Verringerung biologischer Unschärfen bei den Mechanismen der degenerativen Bandscheibenerkrankung.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Kandidaten basierend auf deren Auswirkungen auf Bandscheibenvolumen, Endplattenintegrität und Wirbelknochendichte.
Durchführungsaspekte
- Setzt Expertise in murinen chirurgischen Techniken voraus, einschließlich der paraspinalen Muskelablösung und der Spinosusprozessresektion.
- Erfordert Zugang zu Dissektionsmikroskopen, chirurgischen Instrumenten und 3D-Bildgebungssystemen für die histomorphometrische und strukturelle Analyse.
- Verlangt eine standardisierte Vorgehensweise über mehrere Forschungsteams hinweg bei chirurgischen Protokollen und der postoperativen Überwachung, um die Variabilität durch chirurgische Traumatisierung und Entzündungen zu minimieren.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen, wenn das Modell auf unterschiedliche Wirbelabschnitte (z. B. L1–L5 gegenüber isoliertem L5) ausgeweitet wird, um gezielte Studiendesigns zu ermöglichen.
- Berücksichtigt frühe postoperative Entzündungen als störenden Faktor, was entsprechende Kontrollgruppen und eine sorgfältige Auswahl der Zeitpunkte im experimentellen Design erfordert.
