Elektromagnetisch gesteuertes Closed-Head-Modell für leichtes Schädel-Hirn-Trauma bei Mäusen
28. September 2022
Das Protokoll beschreibt ein leichtes Schädel-Hirn-Trauma in einem Mausmodell. Insbesondere wird ein Schritt-für-Schritt-Protokoll zur Induktion einer leichten Mittellinien-geschlossenen Kopfverletzung und die Charakterisierung des Tiermodells vollständig erläutert.
Die meisten traumatischen Hirnverletzungen sind mild oder besser bekannt als Gehirnerschütterung. Das CHI-Verfahren modelliert Pathologen, die nach einem leichten SHT bei Menschen auftreten können. Das CHI-Protokoll ist hochgradig reproduzierbar mit geringer Variabilität und erfordert nur einen einzigen geschlossenen Kopfaufprall, wodurch das Modell für neue Benutzer zugänglich wird. Neben dem Verständnis, wie sich das Gehirn nach einem leichten SHT verändert, kann das CHI-Modell verwendet werden, um Therapien zu testen, um die Genesung zu beschleunigen. Einer der herausfordernden Schritte bei der Durchführung der CHI-Operation ist die Befestigung des Tieres im stereotaktischen Rahmen. Insbesondere das Platzieren der Ohrbügel ist der schwierigste Teil. Das kann man nur mit Übung lernen. Verwenden Sie einen ausgewiesenen Operationsbereich, z. B. eine Haube oder einen speziellen Operationssaal, um die Operation durchzuführen. Stellen Sie sicher, dass der Operationsbereich über ein Heizkissen, einen stereotaktischen Rahmen mit elektromagnetischem Impaktor und eine Anästhesiemaske zur Verabreichung von Isoflurangas verfügt. Wählen Sie für die Einrichtung des Impaktors die Fünf-Millimeter-Sondenspitze. Schrauben Sie die Sondenspitze an den Kolben in der unteren Mitte des Aktuators und ziehen Sie die Sonde vorsichtig fest, ohne übermäßige Kraft auszuüben. Ziehen Sie die Spitze zwischen den Stößen wieder fest. Stellen Sie als Nächstes die Aufprallgeschwindigkeit ein, indem Sie den großen Knopf auf der linken Seite der Steuerbox bis zu einer Aufprallgeschwindigkeit von 5,0 drehen
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Übersicht
Dieses Protokoll beschreibt die Induktion einer leichten traumatischen Hirnverletzung (TBI) unter Verwendung eines Closed-Head-Impact-(CHI-)Modells bei Mäusen. Es erläutert die für das Verfahren erforderlichen Schritte sowie die Charakterisierung des Tiermodells und trägt so zum Verständnis der Erholungsmechanismen nach leichten TBIs bei.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Traumatische Hirnverletzung
- Tiermodelle
Hintergrund
- Leichte Schädel-Hirn-Traumata, allgemein als Gehirnerschütterungen bekannt, sind weit verbreitet und können die Gehirnfunktion beeinträchtigen.
- Das CHI-Verfahren dient dazu, Verletzungen und Erholungsprozesse abzubilden, wie sie bei menschlichen Gehirnerschütterungen beobachtet werden.
- Dieses Modell bietet neue Forschern auf dem Gebiet eine reproduzierbare Methode.
Zweck der Studie
- Um milde TBI-Bedingungen in einem Tiermodell für Forschungszwecke zu replizieren.
- Um die biologischen Veränderungen nach einer leichten TBI zu verstehen.
- Um potenzielle Therapien zu testen, die darauf abzielen, die Genesung von leichten TBI zu beschleunigen.
Verwendete Methoden
- Die Plattform umfasst chirurgische Techniken zur Induktion einer leichten mittellinigen Schädel-Hirn-Verletzung mit geschlossenem Schädel.
- Das Modell verwendet Mäuse, um die Auswirkungen einer leichten Schädel-Hirn-Traumatisierung nach einem einzelnen Aufprall auf den geschlossenen Schädel zu bewerten.
- Kritische Schritte beinhalten die Fixierung des Tieres im stereotaktischen Rahmen und die Verabreichung von Isofluran-Gas zur Anästhesie.
- Die Aufprickeinrichtung wird beschrieben, einschließlich der Verwendung einer fünf Millimeter messenden Sondenspitze und der Einstellung geeigneter Aufprallgeschwindigkeiten.
Hauptergebnisse
- Das Protokoll stellt eine Methode zur Induktion einer leichten traumatischen Hirnverletzung vor und beschreibt den wichtigen mechanischen Aufbau für die Reproduzierbarkeit.
- Die Ergebnisse erläutern, wie dieses Modell Erholungswegmechanismen aufklären und therapeutische Interventionen testen kann.
Schlussfolgerungen
- Die Studie bietet einen strukturierten Ansatz für Forscher, um die Auswirkungen einer leichten Schädel-Hirn-Trauma und die Genesung zu untersuchen.
- Dieses Modell verbessert das Verständnis der neuronalen Reaktionen auf Verletzungen und hilft bei der Bewertung von Therapien zur Genesung.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Reproduzierbare Modelle für leichte traumatische Hirnverletzungen (TBI) sind entscheidend, um die frühe Entdeckung zentralnervöser Therapeutika sicherer zu gestalten und die durch die Verletzung ausgelösten neurobiologischen Veränderungen zu verstehen. Das elektromagnetisch gesteuerte Closed-Head-Injury-(CHI)-Modell bei Mäusen ermöglicht eine standardisierte Beurteilung kognitiver und neuropathologischer Ergebnisse ohne offensichtliche strukturelle Läsionen und stärkt dadurch das Vorhersagevermögen in der präklinischen TBI-Forschung. Die zeitliche Charakterisierung dieses Modells sowie seine Verträglichkeit mit Arbeitsabläufen sowohl für diffuse als auch fokale TBI erhöhen seinen Wert für translationsmedizinische Neurowissenschaftsprogramme.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Untersuchung von Mechanismen leichter Schädel-Hirn-Traumata und nachgeschalteter Signalwegveränderungen, die für menschliche Gehirnerschütterungen relevant sind.
- Unterstützt die biologische Risikominimierung, indem ein konsistentes Verletzungsphänotyp für die funktionelle Validierung von Zielstrukturen bereitgestellt wird.
- Erleichtert die Vorhersage von Veränderungen, die auf die Verletzung zurückzuführen sind, und deren Zusammenhang mit kognitiven Beeinträchtigungen im Zeitverlauf.
Screening und Assay-Entwicklung
- Erstellt validierte Tiermodelle für nachgeschaltete therapeutische Screening- und Interventionsstudien.
- Standardisiert die Verletzungsinduktion, um Reproduzierbarkeit und quantitative Beurteilung verhaltensbezogener und neuropathologischer Endpunkte sicherzustellen.
- Ermöglicht skalierbare, vergleichende Untersuchungen über verschiedene Studien hinweg, indem dasselbe Impaktionsgerät sowohl für Modelle leichter als auch moderater bis schwerer TBI verwendet wird.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Ausrichtung an krankheitsrelevanten Endpunkten, indem kognitive Beeinträchtigungen und neurochemische Veränderungen modelliert werden, wie sie bei Patienten mit leichtem Schädel-Hirn-Trauma beobachtet werden.
- Unterstützt die Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung, indem eine Langzeitverfolgung der Ergebnisse bis zu einem Jahr nach der Verletzung ermöglicht wird.
- Bietet eine Plattform für die risikoadjustierte Weiterentwicklung von Therapiekandidaten, die auf die Genesung nach Schädel-Hirn-Trauma abzielen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses CHI-Modell fügt sich nahtlos in die Kontinuum von der frühen Entdeckung bis zur präklinischen Validierung ein und ermöglicht die Überprüfung von Hypothesen, die Absicherung von Zielstrukturen sowie die Entwicklung translationsbezogener Biomarker für Programme zur Behandlung von Verletzungen des zentralen Nervensystems.
- Entdeckungsbereich Biologie: Unterstützt mechanistische Untersuchungen von verletzungsbedingten Gehirnveränderungen und die Kartierung von Signalwegen.
- Screening: Bietet eine reproduzierbare Plattform zur Bewertung der therapeutischen Wirksamkeit und Verhaltensausgänge.
- Analytik: Liefert quantitative neurobildgebende, neurochemische und verhaltensbezogene Messgrößen für den Vergleich zwischen verschiedenen Bedingungen.
- Translationale Forschung: Verbindet präklinische Erkenntnisse mit klinischen Endpunkten, indem persistierende kognitive Defizite modelliert werden.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Ermöglicht Laboren, sowohl diffuse als auch fokale Schädel-Hirn-Traumen mit einem einzigen Impaktorsystem zu modellieren und maximiert so den Nutzen der Infrastruktur.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen bei der Validierung von TBI-Zielen.
- Operativer Wert: Ermöglicht standardisierte, reproduzierbare und skalierbare Verletzungsinduktion für eine konsistente Quervergleichbarkeit zwischen Studien.
- Strategischer Wert: Verbessert Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch von Projekten sowie die Kapitalnutzungseffizienz, indem robuste präklinische Bewertungen von Therapeutika für das zentrale Nervensystem ermöglicht werden.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung von TBI-bezogenen Assets.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in stereotaktischer Chirurgie und im Umgang mit Versuchstieren zur genauen Induktion der Verletzung.
- Benötigt Zugang zu einem stereotaktischen Rahmen, einem elektromagnetischen Impaktor und einer Anästhesie-Ausstattung.
- Setzt eine standardisierte Vorgehensweise über mehrere Arbeitsgruppen hinweg bei Verletzungsparametern und der Beurteilung von Ergebnissen voraus.
- Kann mit demselben Gerät zur Modellierung leichter sowie mittelschwerer bis schwerer TBI eingesetzt werden.
- Zu den praktischen Einschränkungen gehören die Notwendigkeit der Übung im korrekten Positionieren der Tiere sowie mögliche Variabilität bei den Verhaltensendpunkten.
