Modèle murine de l'impact cortical contrôlé pour l'induction des dommages traumatiques de cerveau
16 août 2019
Ici nous décrivons un protocole pour l'induction des dommages de cerveau traumatiques murins par l'intermédiaire d'un impact cortical contrôlé à tête ouverte.
L’impact cortical contrôlé est facile à normaliser entre les sujets et les expériences et permet l’application de l’ensemble du spectre des lésions cérébrales traumatiques à des régions précisément définies du cerveau. Démontrer cette procédure est La Mecque Islam, un technicien de recherche dans mon laboratoire. Cette technique reste la forme la plus cohérente et reproductible d’induire des lésions cérébrales traumatiques chez les rongeurs.
Avant de commencer la procédure, fixez le dispositif d’impact au cadre d’exploitation stéréotaxique. Se le dispositif d’actionnement avec les paramètres biomécaniques désirés pour la vitesse expérimentale appropriée et le temps de puits. Enfez de nouveaux équipements de protection individuelle et des gants stériles et confirmez un manque de réponse au pincement des orteils chez la souris expérimentale anesthésiée.
Utilisez des tondeuses pour raser la fourrure pour le site chirurgical et appliquez de l’onguent sur les yeux de l’animal. Ensuite, placez la souris dans le bloc méditateur et préparer la peau rasée avec trois gommages chirurgicaux à base d’iode séquentiel et d’alcool. Pour induire une lésion cérébrale traumatique corticale contrôlée, utilisez d’abord un scalpel pour faire une incision d’un centimètre le long de la ligne médiane du cuir chevelu pour exposer le crâne.
Retirer le cuir chevelu du site opératoire et identifier les sutures sagittales et coronaires sur le crâne exposé. Pour effectuer une craniectomy, équiper un microdrill d’un foret trephine de cinq millimètres pour activer la perceuse à vitesse maximale et appliquer le bit perpendiculairement au crâne de deux millimètres à gauche de la suture sagittale et deux millimètres rostral à la suture coronale avec une légère pression même. Un léger don se fera sentir lorsque la perceuse pénètre dans le crâne.
Utilisez des forceps et une petite aiguille hypodermique de jauge pour enlever le rabat d’os, exposant entièrement le mater sous-jacent de dura et faites pivoter la pointe d’impacteur dans le champ opératoire. Sécurisez les os temporels bilatéraux entre les barres d’oreille miniatures du cadre stéréotaxique et verrouillez les incisives dans la pince d’incisive pour créer une prise stable de trois points sur la tête de la souris. Abaissez la pointe jusqu’à ce qu’elle entre en contact avec le dura mater exposé.
Le capteur de contact de l’instrument fera une tonalité audible pour alerter que le contact a été fait. Rétractez la pointe d’impact du point zéro et abaissez la position de l’impacteur sur le cadre stéréotaxique pour définir la profondeur d’impact souhaitée. Activez ensuite l’impacteur sur le dispositif d’actionnement avant de faire pivoter l’appareil hors du champ pour permettre à l’animal d’être retiré du cadre.
Immédiatement après la blessure, appliquez une pression directe d’un applicateur à pointe de coton stérile sur le crâne et la surface corticale blessée pour contrôler tout saignement et utilisez un applicateur frais pour sécher le crâne. Fermez le cuir chevelu au-dessus de la craniectomy selon les techniques standard et administrez l’analgésie postopératoire. Placez ensuite l’animal dans la position latérale de récupération du décume dans une cage préchauffée propre avec surveillance jusqu’à ce qu’il soit complètement couché et mesurez le poids corporel tous les trois jours tout au long de l’expérience.
La livraison de la blessure comme résultats démontrés dans une hémorragie intraparenchymale et sous-arachnoïdienne sous-dural. L’évaluation histologique des sections traumatiques de tissu de cerveau de dommages de cerveau après dommages graves indique une perte corticale et hippocampal ipsilateral significative aussi bien que l’oedème contralatéral et la distorsion. La formation image de MR des cerveaux gravement blessés démontre également la perte progressive de tissu et le remplacement par le fluide cerebra-spinal.
L’impact cortical contrôlé induit une blessure fiable et cohérente qui est capable de produire un large éventail de lésions cérébrales cliniquement applicables. Notre méthode contrôlée d’impact cortical génère un modèle murin de lésions cérébrales traumatiques graves pour l’analyse comportementale et d’imagerie et produit des tissus pour l’analyse moléculaire et cellulaire.
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Aperçu
Cet article présente un protocole permettant d'induire un traumatisme crânien (TBI) chez la souris à l'aide d'un modèle d'impact cortical contrôlé. L'étude porte sur la fiabilité et la reproductibilité de cette méthode, permettant aux chercheurs d'explorer diverses réponses physiologiques et processus de récupération après un TBI. Les principales observations comprennent la perte tissulaire, les hémorragies et les résultats possibles en imagerie pour l'évaluation des lésions cérébrales.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Blessure cérébrale traumatique
- Modèles expérimentaux
Contexte
- La technique de l'impact cortical contrôlé standardise le traumatisme cérébral aux expériences.
- Ce modèle permet aux chercheurs d'étudier les mécanismes de lésion dans une région cérébrale définie.
- Elle est reconnue comme une méthode reproductible pour induire un traumatisme cérébral chez les rongeurs.
- Les évaluations histologiques et par imagerie fournissent des informations sur les réponses du tissu cérébral.
Objectif de l'étude
- Développer une méthode fiable pour induire un traumatisme crânien chez la souris.
- Faciliter les analyses comportementales et d'imagerie après la lésion.
- Permettre des examens moléculaires et cellulaires du tissu cérébral après le traumatisme crânien.
Méthodes utilisées
- L'étude utilise une méthode d'impact cortical contrôlé.
- Des modèles murins sont utilisés pour simuler un traumatisme crânien, en commençant par l'anesthésie et la préparation chirurgicale.
- Des paramètres de réglage spécifiques garantissent une application précise de l'impact sur la dure-mère.
- Les protocoles de soins postopératoires et de surveillance sont décrits afin d'évaluer la récupération.
Résultats principaux
- La lésion induite entraîne des altérations importantes du tissu cérébral, telles qu'une perte corticale et hippocampique.
- L'imagerie par résonance magnétique révèle une perte progressive de tissu après une lésion cérébrale grave.
- L'impact cortical contrôlé produit de façon constante divers degrés de lésion cérébrale ayant des implications cliniquement pertinentes.
- La technique fournit des données pour les évaluations comportementales et les analyses moléculaires.
Conclusions
- La présente étude démontre un modèle efficace pour l'investigation des traumatismes crâniens chez la souris, contribuant à la compréhension des mécanismes lésionnels.
- La méthode d'impact cortical contrôlé facilite la recherche sur la récupération et les interventions thérapeutiques potentielles.
- Les connaissances acquises pourraient orienter les futures études sur les lésions cérébrales et la neuroplasticité.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Le modèle d'impact cortical contrôlé (CCI) offre une méthode normalisée et reproductible pour induire un traumatisme crânien chez les modèles murins, permettant ainsi une évaluation préclinique cohérente des mécanismes lésionnels et des réponses thérapeutiques. Cette approche favorise la validation de cibles et la réduction des risques mécanistiques dans la découverte de neurothérapeutiques, en générant une pathologie quantifiable et cliniquement pertinente, mesurée à l’aide de paramètres comportementaux, histologiques et d’imagerie. Sa fiabilité renforce la confiance prédictive des programmes en phase précoce ciblant la physiopathologie du traumatisme crânien.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet l'interrogation d'hypothèses thérapeutiques grâce à une induction standardisée de pertes tissulaires corticales et hippocampiques, d'œdème et d'hémorragie.
- Valeur opérationnelle : Produit des schémas de lésions cérébrales controlatérales constants, permettant des évaluations fiables de l'engagement ciblé et de la modulation des voies.
- Valeur prédictive : Facilite le tri préclinique en modélisant un traumatisme crânien sévère avec des résultats mesurables pertinents pour les stratégies neuroprotectrices et neurorestauratrices.
Développement de tests et criblage
- Valeur scientifique : Génère des paramètres quantifiables de perte tissulaire et d'œdème qui servent d'indicateurs pharmacodynamiques pour le criblage de composés.
- Valeur opérationnelle : Des paramètres d'impact standardisés permettent une induction lésionnelle reproductible entre laboratoires, facilitant le transfert des tests et la comparabilité inter-sites.
- Préparation du test : Des résultats tels que le remplacement tissulaire défini par imagerie par résonance magnétique et le score histologique permettent des plateformes de criblage quantitatives à haut contenu.
Recherche translationnelle et préclinique
- Pertinence translationnelle : Induit des profils d'hémorragie sous-durale, intraparenchymateuse et sous-arachnoïdienne observés chez l'humain après un traumatisme crânien, améliorant ainsi la fidélité du modèle de la maladie.
- Déminage mécanistique : Permet l'évaluation des voies moléculaires et cellulaires secondaires à l'impact primaire, orientant le choix des cibles thérapeutiques et la stratégie de biomarqueurs.
- Continuité préclinique : Fournit des tissus pour des analyses moléculaires longitudinales et des évaluations comportementales, permettant de corréler les résultats fonctionnels avec la pathologie.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Le modèle CCI s'inscrit dans le continuum de découverte allant de la validation de cible à l'identification de composés d'intérêt, en passant par les tests d'efficacité préclinique, en particulier pour les thérapeutiques ciblant le système nerveux central, où la reproductibilité des lésions est essentielle pour les études de relation dose-réponse et de mécanisme d'action.
- Biologie de la découverte : Permet la vérification fondée sur des hypothèses des voies neuroinflammatoires, excitotoxiques et apoptotiques après un traumatisme cortical standardisé.
- Dépistage : Fournit des résultats quantitatifs reproductibles (par exemple, perte tissulaire volumétrique, surface de l'hémorragie) adaptés à la détermination de l'ampleur de l'effet des composés.
- Analytique : Génère des données multimodales — comportementales, histologiques et d'imagerie — qui permettent une analyse intégrée et une prise de décision transversale.
- Recherche translationnelle : Reproduit des pathologies clés du traumatisme crânien clinique, facilitant l'alignement des biomarqueurs et la pertinence physiopathologique dans les études précliniques.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place une plateforme exploitable à plusieurs reprises dans divers projets ciblant les mécanismes du traumatisme crânien ou la neuroprotection.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Réduit la variabilité biologique dans la modélisation des lésions cérébrales traumatiques, augmentant ainsi la confiance dans la validation des cibles et l'élucidation des mécanismes.
- Valeur opérationnelle : Des procédures chirurgicales et d'impact standardisées améliorent la reproductibilité entre opérateurs et sites.
- Valeur stratégique : Permet des décisions précoces d'orientation (go/no-go) en fournissant des signaux d'efficacité fiables dans des systèmes pertinents pour la maladie.
- Impact sur le portefeuille : Soutient un investissement ajusté au risque dans les programmes de neurothérapeutiques grâce à une modélisation de la lésion cohérente et transposable.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en neurochirurgie chez le rongeur, en utilisation du cadre stéréotaxique et en technique aseptique afin d'assurer la précision de la craniectomie et l'intégrité de la dure-mère.
- Dépend de l'accès à un impacteur cortical contrôlé doté de réglages calibrés de vitesse, de profondeur et de durée de contact pour standardiser la lésion.
- Exige des protocoles standardisés de soins postopératoires et de surveillance afin de minimiser les variations dues aux facteurs liés à la récupération.
- L'adaptation entre modèles nécessite une validation des paramètres d'impact afin de maintenir une sévérité de lésion équivalente chez différentes souches ou âges.
- Les limites pratiques incluent la dépendance technique à l'habileté du chirurgien pour un retrait cohérent du lambeau osseux et un positionnement précis de la pointe de l'impacteur.
F.A.Q. sur les biopharmaceutiques
Chapters in this video
0:04
Title
0:42
Pre-Surgical Preparation
1:24
Controlled Cortical Traumatic Brain Injury (TBI) Induction
3:02
Surgical Site Closure and Post-Operative Care
3:39
Results: Representative Gross, Histologic, and MRI Evaluation of Mouse Brain Tissue After Severe TBI
4:16
Conclusion
