Die Etablierung eines murinen murinen molaren Extraktionsalveolen-Heilungsmodells
13. Januar 2023
Dieses Protokoll zeigt Schritt für Schritt, wie der erste Backenzahn des Unterkiefers in der Maus extrahiert wird. Es bietet eine alternative Methode für Forscher, die sich auf die Heilung und Regeneration von Kieferknochen konzentrieren.
Dieses Protokoll stellt ein murines Modell zur Extraktion von Unterkiefermolaren dar, das in verfügbaren Knochenregenerationsstudien nur selten vorgestellt wird. Die Entwicklung eines murinen unterkieferförmigen Molarenextraktionsmodells ist notwendig, da ein Unterkiefer zwischen verschiedenen Interventionsgruppen vergleichbarer und konsistenter ist. Die Auswirkungen dieser Technik erstrecken sich nicht auf die Therapie einer Krankheit.
Es kann jedoch langfristig zur klinischen Heilung und Regeneration des Kieferknochens beitragen, indem es hilft, die Mechanismen zu überprüfen, die diesem Prozess zugrunde liegen. Diese Technik wurde entwickelt, um die Studien zu unterstützen und die Mechanismen der verfügbaren Heilung und Regeneration aufzudecken. Leider kann diese Methode nicht auf andere Systeme angewendet werden.
Beginnen Sie damit, den distalen Widerstand der anästhesierten Maus zu beseitigen, indem Sie den Backenzahn mit einer Pinzette medial halten. Stechen Sie dann eine 23-Gauge-Nadel in den bukkalen Alveolarknochen der distalen Wurzel und machen Sie ein Intervall. Wechseln Sie als Nächstes zu einer 25-Gauge-Nadel, um die Intervallerweiterung fortzusetzen.
Gehen Sie vorsichtig in Richtung des periapikalen Bereichs, während Sie die Nadel langsam vorwärts und träge drehen, um die Wurzel aus der Alveolargrube zu drücken. Um den mesialen Widerstand zu beseitigen, führen Sie eine 23-Gauge-Nadel in die Wurzelgabel ein und heben Sie den Backenzahn okklusal an. Nachdem Sie den Backenzahn fest gehalten haben, nehmen Sie eine weitere 23-Gauge-Nadel und drücken Sie sie in die linguale mesiale Parodontalmembran, um ein Intervall zu schaffen.
Verwenden Sie dann eine 25-Gauge-Nadel und drehen Sie sie langsam vorwärts und bukkal. Wenn einige darunter liegende Hindernisse die Luxation des Backenzahns behindern, verwenden Sie eine 26-Gauge-Nadel, um in die Wurzelspitze einzudringen, und wiederholen Sie die Operationen. Ziehen Sie bei der abschließenden Extraktion den Zahn heraus und achten Sie darauf, dass sich die Krone über die Okklusionsebene erhebt und zwei intakte Wurzeln deutlich zu sehen sind.
Nachdem Sie den ersten Backenzahn des Unterkiefers erfolgreich extrahiert haben, tragen Sie trockene Watte auf, um die Blutung zu stoppen, positionieren Sie die Zunge neu, verabreichen Sie eine Analgesie und legen Sie die Maus auf ein Heizkissen mit konstanter Temperatur, bis sie sich von der Narkose erholt hat. Das Zahnfach wurde nach der Extraktion sofort mit Gerinnseln gefüllt. Der Heilungsprozess der Alveole wurde eine Woche lang beobachtet.
Es bildeten sich einige schwammartige Trabekelknochen, aber das Gerinnsel blieb. Während des Heilungsprozesses wurde die Alveole nach zwei Wochen mit Schwammknochen gefüllt, was den Abschluss der Regeneration anzeigte. Sp7, ein Hauptregulator bei der Differenzierung von Osteoblasten, wurde in den Knochenmarkszellen am Rand, der knochenbildenden Front, exprimiert.
Unter dem Homöostasezustand waren die trabekulären Knochen konsistent und konfluierten mit Knochenmarkszellblöcken, die wie Inseln verstreut waren. Eine Woche nach der Operation füllten zahlreiche Sp7-exprimierende Zellen die Extraktionsalveole mit neu gebildetem trabekulärem Knochen, der darüber verstreut war. Vier Wochen nach der Operation kehrte sich der Zustand um und ging weitgehend in den trabekulären Knochen über.
Die Aktivität der Sp7-exprimierenden Zellen sank auf ein Niveau, das sich dem Homöostasezustand annäherte. Sie können auch durchgeführt werden, um den Regenerationsprozess des Neugeborenen zu demonstrieren. Diese Technik kann Forschern helfen, die zugrunde liegenden Mechanismen des verfügbaren Heilungs- und Regenerationsprozesses zu entschlüsseln, indem sie ein neues Mausmodell bereitstellt.
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Übersicht
Dieses Protokoll stellt eine detaillierte Methode zur Entfernung des ersten Unterkiefermolaren bei Mäusen vor und bietet ein neuartiges murines Modell zur Untersuchung der Heilung und Regeneration des Kieferknochens. Die Studie untersucht den Heilungsprozess nach der Extraktion sowie die zellulären Mechanismen, die an der Knochenregeneration beteiligt sind.
Wesentliche Studienkomponenten
Forschungsbereich
- Knochenregeneration
- Mausmodelle in der zahnmedizinischen Forschung
- Heilungsmechanismen des Kieferknochens
Hintergrund
- Notwendigkeit konsistenter Modelle in Studien zur Knochenregeneration
- Verständnis der klinischen Auswirkungen der Heilung des Kieferknochens
- Einblicke in die Mechanismen der Heilung und Regeneration
Verwendete Methoden
- Extraktion des ersten Unterkiefermolaren bei anesthetisierten Mäusen
- Verwendung von Nadeln verschiedener Kaliber zur Zahnlockerung
- Beurteilung der Heilung über einen Zeitraum von vier Wochen
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Extraktionstechnik mit Heilung, die über einen Zeitraum von zwei Wochen beobachtet wurde
- Bildung neuen trabekulären Knochens und Expression von Sp7 in Knochenmarkzellen
- Abnahme der Sp7-Expression als Hinweis auf die Rückkehr zur Homöostase
Schlussfolgerungen
- Die Studie demonstriert eine zuverlässige Extraktionsmethode, die zum Verständnis der Knochenregenerationsprozesse beiträgt
- Dieses Modell liefert wertvolle Erkenntnisse über die Mechanismen der Kieferknochenheilung, die für zukünftige biologische Forschung von Bedeutung sind.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Das Heilungsmodell der murinen mandibulären Molaren-Extraktionsalveole bietet eine standardisierte In-vivo-Plattform zur Untersuchung der alveolären Knochenregeneration und der intramembranösen Ossifikation. Dieses Modell ermöglicht die mechanistische Entlastung von Risiken und die Validierung von Zielstrukturen für Knochenheilungspfade und unterstützt die frühe Entdeckungsforschung sowie translationsmedizinische Studien im Bereich der Regeneration skeletaler Gewebe. Seine Reproduzierbarkeit und biologische Relevanz erleichtern risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung in präklinischen zahnmedizinischen und kraniofazialen F&E-Portfolios.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Untersuchung osteogener Signalwege und zellulärer Regulatoren wie Sp7 in einem kontrollierten in-vivo-Kontext.
- Unterstützt die biologische Risikominimierung, indem ein konsistentes Modell für die funktionelle Zielvalidierung in Studien zur Knochenregeneration bereitgestellt wird.
- Erleichtert eine vorhersagbare Zuversicht bei der Auswahl von Kandidatenwegen für die Reparatur von Skelettgewebe.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet ein validiertes biologisches System zur Bewertung von Maßnahmen zur Knochenheilung und molekularen Markern.
- Unterstützt die Standardisierung und Reproduzierbarkeit von Assays durch konsistente chirurgische und histologische Endpunkte.
- Ermöglicht die quantitative Beurteilung der Knochenbildung und zellulären Aktivität nach der Entfernung.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Ausrichtung an krankheitsrelevanten Mechanismen der Kieferknochenheilung zur translationellen Erforschung von Biomarkern.
- Unterstützt die Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung von Knochenregenerationsstrategien.
- Verringert die mechanistische Uneindeutigkeit bei der Auswahl präklinischer Modelle für zahnmedizinische und kraniofaziale Anwendungen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Modell befindet sich an der Schnittstelle zwischen früher Entdeckung und präklinischer Validierung und ermöglicht Hypothesentests sowie mechanistische Untersuchungen in Workflows zur Knochenregeneration.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt hypothesengeleitete Untersuchungen von Regulatoren der Osteogenese und Knochenheilung.
- Screening: Bietet reproduzierbare Endpunkte zur Bewertung von Wirkstoffkandidaten und molekularen Markern.
- Analytik: Liefert quantitative histologische und immunfluoreszenzbasierte Auswertungen für den vergleichenden Analysen.
- Translationale Forschung: Verbindet Entdeckungen mit präklinischen Modellen, die für die Kieferknochenreparatur relevant sind.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare in-vivo-Plattform für die fortlaufende Forschung zur Knochenregeneration.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen in der Forschung zur Knochenheilung.
- Operativer Wert: Standardisiert In-vivo-Verfahren und histologische Bewertungen zur Reproduzierbarkeit.
- Strategischer Wert: Unterstützt Entscheidungen über die Weiterverfolgung oder Einstellung von Zielstrukturen und Wegen der Knochenregeneration.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Programmen zur Reparatur des Skelettgewebes.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in murinen chirurgischen Techniken und der Knochenhistologie.
- Benötigt Zugang zu Stereomikroskopie, histologischer Färbung und Infrastruktur für Immunfluoreszenz.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen verschiedenen Arbeitsgruppen hinsichtlich chirurgischer und analytischer Protokolle.
- Auf murine Unterkiefermodelle beschränkt; gemäß der vorliegenden Validierung nicht auf andere Systeme übertragbar.
- Zu den praktischen Einschränkungen zählen der erforderliche technische Fachkenntnisstand sowie modellspezifische Limitationen.
