Un modello murino di cicatrici ipertrofiche simili a quelle umane guidate dalla meccanotrasduzione
29 novembre 2024
Questo protocollo spiegherà come stabilire un modello murino di cicatrici ipertrofiche che aumenta la segnalazione di meccanotrasduzione per simulare cicatrici simili a quelle umane. Questo metodo prevede l'aumento della tensione meccanica attraverso un'incisione di guarigione in un topo e l'utilizzo di un dispositivo specializzato per creare un tessuto cicatriziale riproducibile ed eccessivo per analisi istologiche e bioinformatiche dettagliate.
La cicatrizzazione ipertrofica è un processo anomalo di guarigione delle ferite che provoca un'eccessiva formazione di tessuto cicatriziale. La creazione di modelli fibrotici simili a quelli umani può aiutare a sviluppare terapie per prevenire le cicatrici e promuovere la rigenerazione. Nell'ultimo decennio, abbiamo dimostrato che la trasduzione meccanica, in cui gli stimoli meccanici vengono convertiti in risposte cellulari, guida l'eccessiva formazione di cicatrici.
Abbiamo inibito gli stimoli meccanici e scoperto che promuove la guarigione e la rigenerazione in modelli animali di grandi dimensioni, e abbiamo anche identificato la sua importanza nella risposta del corpo estraneo agli impianti biomedici. Dopo la lesione, i topi formano meno cicatrici rispetto agli esseri umani a causa della loro pelle più flaccida e sottile, così come lo strato muscolare sottostante, il musculus panniculus carnosus, che contrae la ferita. Abbiamo sviluppato un modello murino che applica i livelli umani di deformazione meccanica su una ferita in via di guarigione per creare un modello di cicatrici ipertrofiche simile a quelle umane.
Il nostro protocollo si distingue per la sua semplicità, riproducibilità e biomimetica. Applicando la tensione meccanica alle ferite, induciamo in modo affidabile cicatrici ipertrofiche più simili a quelle umane, sfruttando le vie di trasduzione meccanica fisiologica piuttosto che fare affidamento su modelli di ustioni o lesioni chimiche. Questo rispecchia in modo affidabile il modo in cui si formano cicatrici ipertrofiche nel corpo, rendendole altamente traducibili.
Nel complesso, il nostro laboratorio sta studiando come indirizzare farmacologicamente la segnalazione meccanica per ridurre la fibrosi nei sistemi di organi. In particolare, utilizzando questo modello, esploreremo altre terapie anti-cicatrici, come l'impalcatura rigenerativa dei tessuti, le medicazioni per ferite e gli steroidi. Per iniziare, posizionare il mouse anestetizzato sulla superficie operatoria.
Inserire il naso del topo nell'apertura del cono del naso per il mantenimento dell'anestesia. Confermare la profondità dell'anestesia dalla mancanza di risposta a un pizzicamento del dito del piede. Utilizzando un ago calibro 21, iniettare 0,05 milligrammi per chilogrammo di buprenorfina per via sottocutanea nella spalla per il trattamento del dolore post-chirurgico.
Disinfettare il dorso del topo con tre cicli alternati di scrub a base di iodio o clorexidina e tampone imbevuto di alcol. Ora, usando un bisturi, fai un'incisione dorsale della linea mediana a tutto spessore lungo l'area contrassegnata. Chiudere l'incisione con suture 5-0 in un semplice schema interrotto dividendo in due la ferita.
Taglia una garza Telfa in un pezzo di tre centimetri per un centimetro. Posizionare il pezzo di garza al centro di una pellicola adesiva e applicarlo sul dorso, assicurandosi che la garza copra l'incisione. Quindi, posizionare una medicazione tagliata a metà sull'addome e avvolgerla circonferenzialmente fino a quando non incontra la medicazione dorsale.
Dopo aver medicato la ferita, posizionare il topo in una gabbia sterile separata e monitorarlo fino a quando non si riprende completamente dall'anestetico. Quattro giorni dopo aver creato l'incisione della linea mediana dorsale, anestetizzare il topo e posizionarlo su una piattaforma di lavoro. Usa una pinza per separare la medicazione dall'addome del topo lavorando l'utensile da un lato all'altro contro il lato ventrale.
Lascia lo strumento tra l'impacco e la pelle per sollevare la medicazione dalla pelle. Quindi, usa le forbici per tagliare la medicazione. Pulisci il dorso con un tampone imbevuto di alcol.
Esaminare l'incisione per verificare la presenza di deiscenza della ferita o segni di infezione. Successivamente, rivestire leggermente le braccia della cicatrice ipertrofica, o dispositivo HTS, con colla medica. Con una mano, rendi leggermente tesa la pelle del dorso del topo in direzione trasversale.
Quindi, con l'aiuto dell'altra mano, posizionare il dispositivo HTS sul dorso, assicurandosi che l'incisione sia equidistante da ciascun braccio e che la pelle sia uniformemente tesa tra le braccia. Dopo l'asciugatura, fissare quattro punti di sutura attorno a ciascun braccio del dispositivo e attraverso la pelle, assicurandosi che l'ago esca verso l'incisione. Ora, posiziona tre graffette cutanee attorno ai bracci del dispositivo, fissandolo alla pelle.
Quindi, posizionare il pezzo di garza Telfa al centro di una medicazione adesiva in pellicola e applicarlo sul dorso del topo, assicurandosi che la garza copra l'incisione. Posizionare una medicazione tagliata a metà sull'addome e avvolgerla circonferenzialmente fino a quando non incontra la medicazione dorsale. Il giorno successivo, rimuovere i punti di sutura dalla ferita usando le forbici da dissezione.
Per l'allungamento iniziale del dispositivo HTS, inserire la chiave del dispositivo HTS nel dispositivo e ruotarla per espandere il dispositivo fino a quando la pelle non è tesa, ma non a rischio di strappi. Infine, fasciare il topo come dimostrato in precedenza. I topi del gruppo stretch hanno mostrato cicatrici significativamente più larghe rispetto al gruppo di controllo, con una larghezza massima della cicatrice di 0,99 millimetri al nono giorno postoperatorio, che è rimasta significativamente più ampia al 15° e 19° giorno postoperatorio.
Panoramica
Questo protocollo spiega come stabilire un modello murino di cicatrice ipertrofica che simula una cicatrizzazione simile a quella umana attraverso un aumento del segnale di meccanotrasduzione. Il metodo prevede l'applicazione di una tensione meccanica su un'incisione in fase di guarigione in un topo, al fine di generare un tessuto cicatriziale eccessivo da sottoporre ad analisi dettagliate.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Guarigione delle ferite
- Mecanotrasduzione
Sfondo
- La cicatrizzazione ipertrofica è un processo anomalo di guarigione delle ferite.
- La trasduzione meccanica favorisce la formazione eccessiva di cicatrici.
- I topi sviluppano meno cicatrici rispetto agli esseri umani a causa di differenze anatomiche.
- Modelli fibrotici simili a quelli umani possono aiutare nello sviluppo di terapie contro le cicatrici.
Scopo dello studio
- Creare un modello murino che imiti la formazione di cicatrici ipertrofiche nell'uomo.
- Studiare il ruolo della tensione meccanica nella formazione delle cicatrici.
- Facilitare lo sviluppo di terapie per prevenire la cicatrizzazione.
Metodi Utilizzati
- Applicazione di tensione meccanica su incisioni in fase di guarigione.
- Utilizzo di dispositivi specializzati per creare tessuto cicatriziale riproducibile.
- Analisi istologiche del tessuto cicatriziale.
- Analisi bioinformatiche per comprendere la segnalazione della meccanotrasduzione.
Risultati principali
- Creazione di un modello murino affidabile per lo studio della cicatrizzazione ipertrofica.
- Dimostrazione di un aumento della segnalazione di meccanotrasduzione nella formazione della cicatrice.
- Informazioni sulle risposte cellulari agli stimoli meccanici.
- Possibili implicazioni per interventi terapeutici nelle cicatrici.
Conclusioni
- Il modello murino simula in modo efficace la formazione di cicatrici simili a quelle umane.
- La deformazione meccanica svolge un ruolo fondamentale nella formazione del tessuto cicatriziale.
- Questo modello può essere utilizzato per esplorare strategie terapeutiche contro la cicatrizzazione.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Metodo
La cicatrizzazione ipertrofica guidata dalla meccanotrasduzione rappresenta una sfida traslazionale fondamentale nella ricerca sulla fibrosi e sulla guarigione delle ferite. Questo modello murino di tipo umano consente una valutazione predittiva di terapie antifibrotiche e prodotti biotecnologici mirati alle vie di meccanotrasduzione. La sua riproducibilità e rilevanza fisiologica sostengono lo sviluppo di candidati terapeutici con rischio adeguatamente bilanciato per indicazioni relative alla cicatrizzazione e alla risposta a corpo estraneo.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Permette l'analisi dei percorsi di meccanotrasduzione implicati nelle malattie fibrotiche.
- Consente la validazione funzionale di bersagli che modulano la formazione di cicatrici sotto stress biomeccanico.
- Facilita la riduzione del rischio biologico modellando risposte fibrotiche simili a quelle umane in vivo.
Sviluppo di Screening e Saggi
- Fornisce un sistema in vivo validato per la valutazione quantitativa di composti anti-cicatriziali.
- Consente misurazioni riproducibili della larghezza della cicatrice e di parametri istologici per lo screening.
- Permette la standardizzazione dei saggi per garantire confrontabilità tra studi e tra gruppi di ricerca.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea i test di efficacia preclinica ai meccanismi fibrotici rilevanti per la malattia umana.
- Consente la valutazione di biologici, impalcature e medicazioni per ferite in un modello predittivo.
- Supporta la continuità traslazionale dalla scoperta dei meccanismi alla validazione preclinica.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo modello collega la fase iniziale della scoperta, la validazione del bersaglio e i test di efficacia preclinica per terapie antifibrotiche e per la guarigione delle ferite.
- Biologia della Scoperta: Favorisce la verifica di ipotesi sui segnali meccanici nella fibrosi e nel processo di riparazione delle ferite.
- Screening: Fornisce metriche quantitative e riproducibili delle cicatrici per la valutazione di composti.
- Analisi: Consente il confronto statistico dell'ampiezza delle cicatrici e delle caratteristiche istologiche tra diversi gruppi trattati.
- Ricerca Translazionale: Offre un sistema rilevante per la malattia, utile per la valutazione preclinica di terapie sperimentali.
- Riutilizzo Aziendale: Funge da modello piattaforma per diverse condizioni fibrotiche correlate alla meccanotrasduzione.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nella validazione degli obiettivi antifibrotici e nella riduzione del rischio meccanicistico.
- Valore operativo: Standardizza la modellizzazione della fibrosi in vivo per garantire riproducibilità e scalabilità.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione per i candidati del portafoglio mirati alla cicatrizzazione e alla fibrosi.
- Impatto sul portafoglio: Permette la priorizzazione dei farmaci in base al rischio, con rilevanza traslazionale.
Considerazioni per l'Implementazione
- Richiede competenze specifiche in chirurgia murina e protocolli di cura delle ferite.
- Necessita dell'accesso a dispositivi per il carico biomeccanico e a infrastrutture per l'analisi istologica.
- Richiede una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per la creazione delle ferite, il posizionamento dei dispositivi e gli endpoint di misurazione.
- L'adattamento ad altri modelli di fibrosi potrebbe richiedere un'ottimizzazione del protocollo in base alla specificità del tessuto o dell'organo.
- Le limitazioni includono le differenze anatomiche tra la pelle del topo e quella umana, che potrebbero influenzare la traducibilità assoluta dei risultati.
