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 präsentiert ein chronisches murines Schwanzmodell des Lymphödems, einer Erkrankung, die durch Extremitätenschwellungen aufgrund einer lymphatischen Dysfunktion gekennzeichnet ist. Die Forschung hebt den innovativen Einsatz der Gewebe-Nanotransfektionstechnologie (TNT) zur Verabreichung von genetischem Material an den betroffenen Schwanz hervor.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Biologie
- Regenerative Medizin
Hintergrund
- Lymphödem ist eine chronische Erkrankung ohne Heilung, die viele Patienten nach einer Operation wegen Brustkrebs betrifft.
- Ein zuverlässiges Tiermodell ist für das Verständnis der Mechanismen und die Entwicklung von Behandlungsstrategien unerlässlich.
- Das Mausschwanzmodell zeigt histologische Veränderungen, die dem menschlichen Lymphödem ähneln.
- Diese Studie zielt darauf ab, das Verfahren und seine Auswirkungen auf die Behandlung zu demonstrieren.
Zweck der Studie
- Ein reproduzierbares murines Modell des Lymphödems zu etablieren.
- TNT für eine effektive genetische Cargo-Lieferung zu nutzen.
- Das Potenzial des Modells für zukünftige therapeutische Anwendungen zu bewerten.
Verwendete Methoden
- Vorbereitung des Mausschwanzes und chirurgische Exzisionstechniken.
- Injektion von Isosulfanblau zur Visualisierung der lymphatischen Kanäle.
- Verwendung der Nah-Infrarot-Laser-Angiographie für die Live-Bildgebung der Lymphbahnen.
- Bewertung der Schwanzvolumenänderungen und der vaskulären Durchgängigkeit im Laufe der Zeit.
Hauptergebnisse
- Das Modell zeigte eine fortschreitende Schwellung und anhaltendes Lymphödem.
- Hochauflösende Bildgebung bestätigte die Integrität der benachbarten Venen.
- TNT lieferte erfolgreich genetisches Material an den Schwanz.
- Das Modell zeigt Potenzial für die klinische Anwendung in der Lymphödembehandlung.
Schlussfolgerungen
- Das murine Schwanzmodell ist ein gültiges Werkzeug zur Untersuchung von Lymphödem.
- TNT bietet einen neuartigen Ansatz für genetische Interventionen.
- Diese Forschung ebnet den Weg für zukünftige therapeutische Strategien im Lymphödem-Management.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Establishing reliable preclinical models of lymphatic dysfunction is critical for de-risking therapeutic target validation in lymphedema, a condition with significant unmet medical need. This chronic murine tail lymphedema model supports sustained phenotype assessment over 15 weeks, enabling longitudinal evaluation of intervention efficacy. The integration of functional imaging and tissue nanotransfection technology enhances translational relevance by facilitating mechanistic studies and targeted genetic payload delivery in a vascularly intact system.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of lymphatic-specific therapeutic hypotheses through sustained induction of lymphedema without vascular compromise.
- Operational Value: Provides a reproducible platform for validating targets involved in lymphangiogenesis, fluid homeostasis, and fibrosis pathways.
- Predictive Value: Supports mechanistic de-risking by modeling human-like histological progression including adipose accumulation and fibrosis.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Facilitates development of quantitative lymphatic function assays using indocyanine green near-infrared lymphangiography for real-time readouts.
- Operational Value: Enables standardization of perfusion assessment via high-resolution laser speckle contrast imaging to confirm arterial and venous integrity.
- Scalability Value: Supports adaptation for high-content screening of compounds or genetic modifiers affecting lymphatic repair.
Translational & Preclinical Research
- Translational Value: Maintains tail perfusion and sustained swelling over 15 weeks, improving clinical translatability over acute models.
- Biomarker Alignment: Allows correlation of imaging-based lymphatic dysfunction with volumetric and histological endpoints relevant to human disease.
- Therapeutic Continuity: Supports evaluation of tissue nanotransfection-mediated delivery as a strategy for localized genetic intervention in vascularized tissue.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery-to-preclinical continuum by providing a validated system for target engagement studies prior to lead optimization and efficacy testing in disease-relevant contexts.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven validation of lymphatic-specific targets through functional disruption and phenotypic readouts.
- Assay Readiness: Generates quantifiable outputs including tail volume measurements, lymphatic flux imaging, and vascular patency confirmation.
- Analytics Enablement: Provides longitudinal datasets for statistical comparison of intervention effects across timepoints up to week 15.
- Translational Bridge: Connects mechanistic findings to preclinical validation via clinically relevant imaging modalities and sustained phenotype.
- Platform Reuse: Establishes a standardized surgical and imaging workflow adaptable across laboratories for consistent model generation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces biological ambiguity in lymphatic target validation through a clinically relevant, surgically precise model.
- Operational Value: Enhances reproducibility via standardized excision, lymphatic clipping, and perfusion confirmation protocols.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision confidence by enabling sustained phenotype assessment beyond transient swelling models.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of lymphatic-targeted candidates using a model with demonstrated 15-week stability.
Implementation Considerations
- Requires microsurgical expertise and access to surgical microscopy for precise tissue excision and lymphatic identification.
- Dependent on imaging infrastructure including laser speckle contrast and near-infrared angiography systems for functional validation.
- Necessitates standardization of postoperative care and monitoring protocols to ensure tail viability and model consistency.
- Involves adaptation considerations when translating the model to different genetic backgrounds or comorbidity models.
- Limited by the need for specialized training in tissue nanotransfection delivery techniques for genetic cargo applications.
Biopharma FAQs
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
