Implantationschirurgie zur Stimulation des abdominalen Vagusnervs und Aufzeichnungsstudien an wachen Ratten
19. Januar 2024
Das vorliegende Protokoll beschreibt die chirurgische Technik zur Implantation eines Elektrodenarrays auf den abdominalen Vagusnerv bei Ratten, zusammen mit Verfahren für chronische elektrophysiologische Tests und Stimulation unter Verwendung der implantierten Vorrichtung.
Abdominale VNS hat den Vorteil, dass sie keine kardialen und respiratorischen Nebenwirkungen verursacht, die mit zervikalen VNS verbunden sind. Ziel der Studie war es, die entzündungshemmende Wirkung von abdominalem VNS in einem Rattenmodell der rheumatoiden Arthritis zu untersuchen. Zuvor haben wir gezeigt, dass abdominale VNS die Symptome eines Rattenmodells für entzündliche Darmerkrankungen reduziert.
Derzeit läuft eine erste klinische Studie am Menschen, um die Sicherheit und Wirksamkeit von abdominalen VNS zur Behandlung von entzündlichen Darmerkrankungen zu untersuchen. Wir erweitern unsere Neuromodulationsforschung, um zu untersuchen, ob wir spontane, entzündungsinduzierte Vagusnervaktivität als nächsten Schritt zur Entwicklung eines adaptiven abdominalen VNS-Systems zur Behandlung von entzündlichen Erkrankungen aufzeichnen können. Wir haben gezeigt, dass abdominales VNS keine kardialen oder respiratorischen Off-Target-Effekte verursacht, die mit zervikalem VNS assoziiert sind, und es hat entzündungshemmende Wirkungen in Rattenmodellen für entzündliche Darmerkrankungen und rheumatoide Arthritis.
Die Auswirkungen von abdominalem VNS auf den Körper sind im Vergleich zu zervikalem VNS nicht gut verstanden. Dieses Protokoll kann dazu beitragen, experimentelle Protokolle zu erstellen, um die Wirkung von abdominalem VNS auf verschiedene physiologische Parameter bei gesunden Tieren oder entzündlichen Erkrankungen wie systemischem Lupus und chronischer Nierenerkrankung zu testen.
Übersicht
Diese Studie beschreibt ein chirurgisches Protokoll zur Implantation eines Elektrodenarrays auf den Bauchvagusnerv bei Ratten, das darauf abzielt, die entzündungshemmenden Wirkungen der elektrischen Stimulation des Bauchvagusnervs (VNS) in Modellen der rheumatoiden Arthritis und der entzündlichen Darmerkrankung zu untersuchen. Die Studie hebt hervor, dass im Vergleich zur zervikalen VNS keine nachteiligen kardialen oder respiratorischen Effekte auftreten.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Neuropharmakologie
- Chirurgische Techniken
Hintergrund
- Vagussimulation im Bauchbereich könnte therapeutische Vorteile bieten, ohne die Nebenwirkungen einer zervikalen Vagussimulation.
- Die antiinflammatorischen Wirkungen einer Vagussimulation im Bauchbereich wurden in Rattenmodellen der rheumatoiden Arthritis und der entzündlichen Darmerkrankung untersucht.
- Aktuelle klinische Studien prüfen die Sicherheit und Wirksamkeit der Vagussimulation im Bauchbereich zur Behandlung entzündlicher Erkrankungen.
- Die Auswirkungen auf physiologische Parameter bei einer Vagussimulation im Bauchbereich sind bisher nicht gut verstanden.
Zweck der Studie
- Experimentelle Protokolle zur Beurteilung der Wirkung einer abdominalen VNS entwickeln.
- Die spontane, durch Entzündungen ausgelöste Aktivität des Nervus vagus untersuchen.
- Die VNS-Methode charakterisieren, die für verschiedene entzündliche Zustände angepasst werden kann.
Verwendete Methoden
- Die chirurgische Implantation eines Elektrodenarrays wurde am Bauchvagusnerv bei anästhesierten Ratten durchgeführt.
- Das Verfahren beinhaltete eine sorgfältige Dissektion und Fixierung, um die Stabilität des Elektrodenarrays sicherzustellen.
- Elektrophysiologische Tests wurden nach der Operation durchgeführt, um die Nervenaktivität zu beurteilen.
- Sorgfältige Nahttechniken wurden angewandt, um die Elektrode zu befestigen und Komplikationen zu minimieren.
Hauptergebnisse
- Der chirurgische Eingriff wurde so konzipiert, dass die Elektrode stabil in der Nähe des Bauchvagusnervs platziert wird.
- Elektrophysiologische Messungen wurden durchgeführt, um die Nervenaktivität nach Stimulation zu bewerten.
- Langzeituntersuchungen könnten Einblicke in die antiinflammatorischen Regulationsmechanismen liefern, die durch abdominelle VNS ermöglicht werden.
- Die Studie untermauert das Potenzial der abdominellen VNS bei der Behandlung entzündlicher Erkrankungen.
Schlussfolgerungen
- Das Protokoll legt eine Grundlage für zukünftige Forschungsarbeiten zur abdominalen VNS in einer Vielzahl von Modellen entzündlicher Erkrankungen.
- Die Ergebnisse könnten es zukünftigen Studien ermöglichen, neuronale Mechanismen im Zusammenhang mit der Vagusnervstimulation zu untersuchen.
- Das Verständnis der Wirkung der abdominalen VNS könnte therapeutische Strategien bei entzündlichen Erkrankungen beeinflussen.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Relevanz für die Industrie
Die abdominale Vagusnervstimulation (VNS) an wachen Rattenmodellen ermöglicht selektive Neuromodulationsstudien ohne die kardialen und respiratorischen Nebenwirkungen, die bei zervikaler VNS beobachtet werden. Dieser Ansatz unterstützt die mechanistische Entwicklungsrisikominimierung und erhöht die Vorhersagesicherheit für entzündungshemmende therapeutische Strategien in der präklinischen Forschung. Die Methode etabliert die abdominale VNS als skalierbare Plattform zur Bewertung der Neuromodulation in krankheitsrelevanten Systemen über verschiedene entzündliche Indikationen hinweg.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Untersuchung von vagalen Bahnen, die an entzündlichen Krankheitsmechanismen beteiligt sind.
- Unterstützt die funktionelle Target-Validierung, indem Effekte des Bauchvagus ohne störende systemische Nebenwirkungen isoliert werden.
- Erhöht die Vorhersagegenauigkeit bezüglich Neuromodulation als therapeutische Hypothese bei entzündlichen Erkrankungen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet ein validiertes In-vivo-System für quantitative elektrophysiologische Messungen nach VNS.
- Ermöglicht die reproduzierbare Messung evozierter komplexer Aktionspotentiale (ECAPs) zur Standardisierung von Assays.
- Unterstützt die Untersuchung von Wirkstoffen oder Geräten durch die Etablierung robuster Stimulations- und Ableitprotokolle.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Anbindung an krankheitsrelevante Rattenmodelle für die translationale Biomarkerforschung bei entzündlichen Darmerkrankungen und rheumatoider Arthritis.
- Ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der mechanistischen Entdeckung zur präklinischen Validierung von Neuromodulationsstrategien.
- Verringert das translationsbedingte Risiko, indem gezielte Stimulation ohne off-target-physiologische Effekte bereitgestellt wird.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Methode integriert sich in den Fortschritt von der Entdeckung bis zur präklinischen Phase, indem sie hypothesengetriebene Studien zur Neuromodulation, eine quantitative elektrophysiologische Beurteilung sowie die translationale Krankheitsmodellierung ermöglicht.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Prüfung der Nullhypothese zur Beteiligung des Vagusnervs an der Entzündungsregulation.
- Screening: Ermöglicht reproduzierbare ECAP-Messungen zur Beurteilung der Assay-Bereitschaft und Vergleichbarkeit über verschiedene Studien hinweg.
- Analytik: Liefert quantitative abhängige Variablen für statistische Analysen und den Vergleich zwischen Bedingungen.
- Translationale Forschung: Verbindet mechanistische Erkenntnisse mit präklinischen Krankheitsmodellen, um risikoadjustierte Fortschritte zu ermöglichen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare in-vivo-Plattform für Neuromodulationsforschung über mehrere entzündliche Indikationen hinweg.
Operationelle und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen bei der Validierung von Zielstrukturen der Neuromodulation.
- Operativer Wert: Standardisiert chirurgische und elektrophysiologische Verfahren, um Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit zu gewährleisten.
- Strategischer Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen, indem belastbare, nebenwirkungsfreie präklinische Daten bereitgestellt werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Neuromodulations-Assets für Entzündungskrankheits-Pipelines.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Nagetierchirurgie und elektrophysiologischen Ableittechniken.
- Benötigt Zugang zu spezialisierten Elektrodenarrays, Stimulatoren und Datenerfassungssystemen.
- Setzt eine strenge, übergreifende Standardisierung der chirurgischen und Ableitprotokolle im Team voraus.
- Die Übertragung auf andere Krankheitsmodelle kann eine Optimierung der Protokolle aufgrund anatomischer oder physiologischer Unterschiede erforderlich machen.
- Sorgfältiges Vorgehen ist unerlässlich, um eine suboptimale Elektrodenplatzierung oder chirurgische Komplikationen zu vermeiden.
Biopharma-Häufig gestellte Fragen
Chapters in this video
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Introduction
1:49
Electrode Array Implantation on the Abdominal Vagus Nerve in Rats for Recording Evoked Compound Action Potentials
6:16
Chronic Electrophysiology Testing and Abdominal Vagus Nerve Stimulation Using an Implanted Electrode Array in Awake Rats
