Ein Murinschwanz-Lymphödem-Modell
10. Februar 2021
Lymphödem ist eine Schwellung der Extremität, die durch lymphatische Dysfunktion verursacht wird. Wir beschreiben ein chronisches murines Schwanzmodell des Lymphödems und die neuartige Verwendung der Gewebe-Nanotransfektionstechnologie (TNT) für die genetische Frachtabgabe an den Schwanz.
Lymphödem ist eine chronische Erkrankung ohne Heilung. Es betrifft ein Drittel der Patientinnen, die eine axilläre Lymphknotenoperation und Bestrahlung bei der Behandlung von Brustkrebs hatten. Ein valides Tiermodell erleichtert das Verständnis des Mechanismus und die Entwicklung neuartiger Behandlungsstrategien.
Das Mausschwanzmodell des Lymphödems ist zuverlässig und mit dem schnellen Beginn reproduzierbar. Es zeigt histologische Veränderungen, die mit dem menschlichen Lymphödem übereinstimmen. Demonstriert wird das Verfahren von Dr. Ganesh Mohan, einem Postdoktoranden aus meinem Labor.
Positionieren Sie zunächst die acht Wochen alte sedierte Maus sternal und bereiten Sie den Schwanz mit 70% Isopropylalkohol vor. Verwenden Sie einen Bremssattel, um den Heckdurchmesser in Fünf-Millimeter-Schritten zu messen, beginnend 20 Millimeter von der Basis des Hecks. Markieren Sie eine drei Millimeter umlaufenden Exzision am Schwanz 20 Millimeter von der Basis entfernt.
Führen Sie unter chirurgischer mikroskopischer Vergrößerung eine sorgfältige Hautexzision von drei Millimetern voller Dicke durch, wobei alle darunter liegenden Gefäße intakt bleiben. Schneiden Sie die obere Umfangsmarkierung zuerst durch die Dermis, gefolgt von einem umlaufenden Einschnitt in voller Dicke drei Millimeter distal zum ersten Schnitt. Machen Sie einen senkrechten vertikalen Schnitt mit voller Dicke, um die beiden Einschnitte zu verbinden, und verwenden Sie dann einen gezahnten feinen Tonabnehmer, um eine Vorderkante zu greifen und sezieren Sie tief in der avaskulären Ebene zur Dermis und oberflächlich zur Vene Adventitia mit einer Mikroschere.
Injizieren Sie 0,1 Milliliter 1% Isosulfanblau subkutan proximal zur Schwanzspitze. Identifizieren Sie die beiden Lymphkanäle, die aufgrund der Injektion neben den seitlichen Schwanzvenen blau erscheinen. Transektieren Sie die Lymphe sorgfältig und sezieren Sie eine Ebene zwischen der Seitenvene und der Lymphe mit einer geraden mikrochirurgischen Schere.
Passieren Sie die Spitze einer Scherenklinge zwischen dem Lymphgefäß und der Seitenvene und schließen Sie die Klingen, um das Lymphgefäß zu transektieren. Wenn Sie fertig sind, kleiden Sie die Schwanzwunde mit einer sterilen, anhaftend klaren Ansprache. Indocyaningrün 0,1 Milliliter subkutan in den distalen Mausschwanz nahe der Spitze verabreichen.
Dimmen Sie die Raumlichter, platzieren Sie dann die Nahinfrarot-Laser-Angiographie in der Puffereinstellung und führen Sie Live-Bildgebung durch. Nach Verabreichung von Isosulfanblau in die Schwanzspitze zeigten die Lymphe eine blaue Farbe. Die Lymphe wurde gestört, während benachbarte Seitenvenen erhalten blieben.
Die fortschreitende Schwellung und das anhaltende anhaltende Lymphödem im Mausschwanz nach Lymphödeminduktion wird hier gezeigt. Das Mausschwanzvolumen, berechnet durch eine verkürzte Kegelgleichung, erreichte in Woche vier seinen Höhepunkt und stagnierte bis Woche sechs, gefolgt von einer allmählichen Verbesserung, die bis Woche 15 anhielt. Hochauflösende Laser-Speckle-Kontrastbildgebung wurde durchgeführt, um die Mausschwanzperfusion im Lymphödem-Schwanzmodell zu bestätigen, das verletzte Laternen und intakte Laternen zur Beurteilung der Durchgängigkeit der Schwanzgefäße zeigt.
Die Nahinfrarot-Laser-Lymphangiographie zeigte präoperative intakte Lymphgefäße und keinen ICG-Transit über die Operationsstelle hinaus postoperativ, wodurch bestätigt wurde, dass die Schwellung durch Lymphstörungen verursacht wurde. Die Effizienz der genetischen Frachtabgabe mit der Gewebe-Nanotransfektionstechnologie wurde durch die Abgabe von Fluoreszein amidit-markierter DNA an den murinen Schwanz demonstriert. Die Verwendung von Anpassungen für das Mausschwanzlymphödemmodell und die ICG-Nahinfrarot-Laser-Angiographie ist ein klinisch übersetzbares und spannendes Tiermodell mit Auswirkungen auf die Behandlung.
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Übersicht
Diese Studie stellt ein chronisches murines Schwanzmodell der Lymphödem vor, eine Erkrankung, die durch Schwellungen der Extremitäten aufgrund einer lymphatischen Dysfunktion gekennzeichnet ist. Die Forschung unterstreicht die innovative Anwendung der Gewebenanotransfektionstechnologie (TNT) zur Abgabe genetischen Materials in den betroffenen Schwanz.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Biologie
- Regenerative Medizin
Hintergrund
- Lymphödem ist eine chronische Erkrankung ohne Heilungsmöglichkeit, die viele Patienten nach einer Operation wegen Brustkrebs betrifft.
- Ein zuverlässiges Tiermodell ist entscheidend, um die zugrundeliegenden Mechanismen zu verstehen und Behandlungsstrategien zu entwickeln.
- Das Mausschwanzmodell zeigt histologische Veränderungen, die denen des menschlichen Lymphödems ähneln.
- Ziel dieser Studie ist es, das Verfahren und seine Bedeutung für die Therapie zu demonstrieren.
Zweck der Studie
- Ein reproduzierbares murines Modell für Lymphödem etablieren.
- TNT zur effektiven genetischen Frachtabgabe nutzen.
- Das therapeutische Potenzial des Modells für zukünftige Anwendungen bewerten.
Verwendete Methoden
- Vorbereitung des Mäuseschwanzes und chirurgische Exzisionstechniken.
- Injektion von Isosulfanblau zur Visualisierung lymphatischer Bahnen.
- Verwendung der Nahinfrarot-Laser-Angiographie zur Live-Bildgebung der Lymphgefäße.
- Beurteilung von Volumenänderungen des Schwanzes und der Gefäßpatenz über die Zeit.
Hauptergebnisse
- Das Modell wies eine fortschreitende Schwellung und anhaltendes Lymphödem auf.
- Mittels hochauflösender Bildgebung wurde die Integrität der angrenzenden Venen bestätigt.
- TNT übertrug erfolgreich genetisches Material in den Schwanz.
- Das Modell zeigt Potenzial für die klinische Übertragung in der Behandlung von Lymphödemen.
Schlussfolgerungen
- Das murine Schwanzmodell ist ein geeignetes Werkzeug zur Erforschung der Lymphödembildung.
- TNT bietet einen neuartigen Ansatz für genetische Interventionen.
- Diese Forschung ebnet den Weg für zukünftige therapeutische Strategien im Management von Lymphödemen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die Einrichtung zuverlässiger präklinischer Modelle für lymphatische Funktionsstörungen ist entscheidend, um therapeutische Zielstrukturen bei Lymphödem, einer Erkrankung mit erheblichem ungedecktem medizinischen Bedarf, sicherer zu validieren. Dieses chronische murine Schwanz-Lymphödem-Modell ermöglicht über einen Zeitraum von 15 Wochen eine kontinuierliche Phänotyp-Bewertung und damit eine longitudinale Beurteilung der Wirksamkeit von therapeutischen Interventionen. Die Kombination funktioneller Bildgebung mit der Technologie der Gewebe-Nanotransfektion erhöht die translative Relevanz, indem sie mechanistische Untersuchungen und die gezielte Abgabe genetischer Lasten in einem vaskulär intakten System ermöglicht.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung lymphatisch-spezifischer therapeutischer Hypothesen durch eine anhaltende Induktion von Lymphödem ohne vaskuläre Beeinträchtigung.
- Operativer Wert: Bietet eine reproduzierbare Plattform zur Validierung von Zielstrukturen, die an Lymphangiogenese, Flüssigkeits-Homeostase und Fibrosewegen beteiligt sind.
- Prädiktiver Wert: Unterstützt die mechanistische Risikominimierung, indem er einen menschenähnlichen histologischen Krankheitsverlauf modelliert, einschließlich Fettansammlung und Fibrose.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Entwicklung quantitativer Assays zur Beurteilung der lymphatischen Funktion unter Verwendung der Nahinfrarot-Lymphangiographie mit Indocyaningrün für Echtzeit-Auslesung.
- Operativer Wert: Ermöglicht die Standardisierung der Perfusionseinschätzung mittels hochauflösender Laser-Speckle-Kontrastbildgebung zur Bestätigung der arteriellen und venösen Integrität.
- Skalierbarkeitswert: Unterstützt die Anpassung für Hochdurchsatz-Screenings von Substanzen oder genetischen Modulatoren, die die lymphatische Regeneration beeinflussen.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationaler Nutzen: Erhält die Schwanzperfusion und eine anhaltende Schwellung über 15 Wochen aufrecht und verbessert dadurch die klinische Übertragbarkeit gegenüber akuten Modellen.
- Biomarker-Korrelation: Ermöglicht die Korrelation bildgebender Nachweise lymphatischer Funktionsstörungen mit volumetrischen und histologischen Endpunkten, die für menschliche Erkrankungen relevant sind.
- Therapeutische Kontinuität: Ermöglicht die Evaluierung der mittels Gewebe-Nanotransfektion vermittelten Abgabe als Strategie für lokal begrenzte genetische Interventionen in vascularisiertem Gewebe.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das Modell fügt sich in die Kontinuum von der Entdeckung bis zur präklinischen Phase ein, indem es ein validiertes System für Target-Bindungsstudien vor der Leitstruktur-Optimierung und Wirksamkeitsprüfung in krankheitsrelevanten Kontexten bereitstellt.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die hypothesengetriebene Validierung lymphspezifischer Zielstrukturen durch funktionelle Störung und phänotypische Auswertungen.
- Bereitschaft für Assays: Erzeugt quantifizierbare Ergebnisse, einschließlich Messungen des Schwanzvolumens, Abbildung des lymphatischen Flusses und Bestätigung der Gefäßdurchgängigkeit.
- Aktivierung von Analysen: Stellt Längsschnittdatensätze für statistische Vergleiche von Interventionseffekten über verschiedene Zeitpunkte bis zur Woche 15 bereit.
- Übersetzungsbrücke: Verbindet mechanistische Erkenntnisse mit präklinischer Validierung mithilfe klinisch relevanter Bildgebungstechniken und nachhaltiger Phänotypen.
- Plattformnutzung: Etabliert einen standardisierten chirurgischen und bildgebenden Workflow, der in verschiedenen Laboren anpassbar ist, um eine konsistente Modellerzeugung zu gewährleisten.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert biologische Mehrdeutigkeiten bei der Validierung lymphatischer Zielstrukturen durch ein klinisch relevantes, chirurgisch präzises Modell.
- Operativer Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit durch standardisierte Protokolle für Exzision, lymphatische Abklemmung und Perfusionsbestätigung.
- Strategischer Wert: Steigert die Zuversicht bei Go/No-Go-Entscheidungen, indem eine langfristige Phänotyp-Bewertung über transiente Schwellungsmodelle hinaus ermöglicht wird.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung von lymphatisch wirkenden Kandidaten anhand eines Modells mit nachgewiesener 15-Wochen-Stabilität.
Durchführungsaspekte
- Erfordert mikrochirurgische Fachkenntnisse und Zugang zur Operationsmikroskopie für eine präzise Gewebeexzision und die Identifizierung lymphatischer Strukturen.
- Ist abhängig von der bildgebenden Infrastruktur, einschließlich Laser-Speckle-Kontrast- und Nahinfrarot-Angiographiesystemen, zur funktionellen Validierung.
- Erfordert die Standardisierung von Nachsorge- und Überwachungsprotokollen nach der Operation, um die Vitalität des Transplantats und die Konsistenz des Modells sicherzustellen.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen bei der Übertragung des Modells auf unterschiedliche genetische Hintergründe oder Komorbiditätsmodelle.
- Ist durch den Bedarf an spezieller Schulung in Gewebe-Nanotransfektions-Techniken für die Anwendung genetischer Frachten begrenzt.
Biopharma-Häufig gestellte Fragen
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
