脳卒中後の脳へのヒドロゲルバイオマテリアル足場の注入

Katrina L. Wilson; S. Thomas Carmichael; Tatiana Segura

doi:10.3791/61450

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方法論記事

脳卒中後の脳へのヒドロゲルバイオマテリアル足場の注入

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DOI:

10.3791/61450

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2020年10月1日

Katrina L. Wilson¹ , S. Thomas Carmichael² , Tatiana Segura¹^,³^,⁴

¹Department of Biomedical Engineering, Duke University, ²Department of Neurology, University of California Los Angeles, ³Department of Neurology, Duke University, ⁴Department of Dermatology, Duke University

この記事について

サマリー

脳卒中は、最小限の治療オプションと失われた脳組織を再生するための現在の臨床療法のない世界的な問題です。ここでは、げっ歯類の運動皮質における正確な光血栓性脳卒中を作成し、その後のヒドロゲル生体材料の注入を行い、脳卒中後の組織再生に及ぼす影響を研究する方法を説明する。

要約

脳卒中は障害の主な原因であり、米国における死亡原因の第5位である。脳卒中の約87%は虚血性脳卒中であり、脳に血液を供給する血管の突然の閉塞と定義されています。閉塞の数分以内に、細胞は死に始め、回復不可能な組織損傷をもたらす。現在の治療は、再灌流を可能にし、より深刻な脳損傷を防ぐために血栓除去またはリシスに焦点を当てています。一過性の脳可塑性は、時間の経過とともに損傷した組織の一部を救う可能性がありますが、患者のかなりの部分は決して解決しない神経学的欠陥を残しています。脳卒中によって引き起こされる神経学的欠陥を治療するための治療オプションの欠如があり、この増加する患者集団を治療するための新しい戦略を開発する必要性を強調している。注射可能な生体材料は現在、脳の可塑性を高め、活性薬剤または幹細胞の送達を通じて内因性修復を改善するように設計されている。これらのアプローチをテストする1つの方法は、げっ歯類のストロークモデルを利用し、生体材料をストロークコアに注入し、修復を評価することです。脳卒中後の正確な治療にはストロークコアの正確な位置を知ることが不可欠であり、したがって、射出前のイメージングの必要性を避けるために、予測可能なストローク位置をもたらすストロークモデルが好ましい。次のプロトコルは、フォトトロンボミックストロークを誘導する方法、制御された正確な方法でヒドロゲルを注入する方法、および生体材料をそのまま維持しながら脳を抽出し、凍結する方法をカバーします。また、これらと同じヒドロゲル材料を幹細胞の共送にどう使うことができるかを強調します。このプロトコルは、ストロークコアに他の注射可能な生体材料を使用するように一般化することができる。

概要

脳卒中は障害の主な原因であり、米国における死因の第5位^である。全脳卒中の約87%が虚血性であり、残りの13%の大部分は出血^性2である。虚血性脳卒中は、周囲の組織への動脈の血流の閉塞として定義される。この閉塞は、酸素欠乏とその後の壊死をもたらし、しばしば生き残った患者の永久的な障害につながる。脳卒中³の死亡率は減少しているが、その罹患率は2030^年4年までに340万人に増加すると予想されている。この障害を持つ生存者の増加とそれに伴う経済的負担は、神経修復のメカニズムに焦点を当てた脳卒中研究の推進につながっています。脳卒中の後には、壊死領域の拡大を妨げる瘢痕の形成につながる炎症期がある。壊死性コアを取り巻く領域は「梗塞周囲」と呼ばれ、血管新生の増加、神経新生、および軸索発芽を含むこの領域の可塑性が、動物モデルおよびヒト⁵での観察された回復に直接関連しているという強い証拠がある。脳卒中後の複雑な相互作用を適切に再現できるインビトロモデルがないため、脳卒中の研究には動物モデルが不可欠です。

虚血性脳卒中を作り出すために使用することができるいくつかのin vivoモデルがある。マウスで使用される最も一般的なモデルの1つは、中大脳動脈閉塞(MCAo)が....