脊髄電気生理学
2010年1月18日
電気生理学的研究のための新生児マウス脊髄の分離のデモンストレーション。
こんにちは。私はアラン・メイヤーです。ソーク研究所のfafラボでリサーチアシスタントを務めています。今日は、マウスの脊髄を単離するための腹側椎弓切除術の方法と、神経活動を記録するために脊髄を電極に固定する方法について説明します。脊髄用に、解剖用と記録浴用の2種類の溶液を準備する必要があります。
2つの溶液の唯一の違いは、塩化カルシウムの濃度です。まず、10 X-A-C-S-F溶液を調製する必要があります。これには、以下に記載する試薬が必要です。
まず、10 X-A-C-S-F 100 millilitersを1リットルのメスフラスコに加えます。次に、あふれないように余裕を持たせて、フラスコを水で満たします。ガス充填時は、5%CO2および95%O2のガス濃度の溶液を使用します。
pHを下げて溶液に酸素を供給するため、1 M 硫酸マグネシウムを 1 mL 加えます。次に、解剖液に 1 M 塩化カルシウム溶液を 1 mL 加え、記録液に 1 M 塩化カルシウムを 2 mL 加えます。これらの実験には、胎生 E 16.5 から生後 P 4 までのマウスを使用できます。
まず、鋭いハサミで迅速に断頭し、マウスの解剖を開始します。次に、腹側正中線に沿って尾まで切り開きます。その後、ピンセットを用いてマウスを摘出（内臓除去）し、A CSF溶液で洗浄します。
1 mM 塩化カルシウム含有 A CSF を使用して解剖を行います。マウスを解剖皿に置き、4つの肢と尾の付け根にピンを刺して固定します。この工程の目的は、赤色の点線に沿って切開し、脊柱を脊髄を包む椎板から分離させることで、脊髄を単離することです。
これにより、脊髄を露出させることができます。次に、ラインに沿って髄膜と脊髄神経根を切り出し、脊髄を遊離させます。脊柱の位置を確認し、片手でピンセットを用いて脊柱をしっかりと固定し、もう一方の手で小はさみを操作します。
脊髄を取り出す際は、ハサミを低い角度に保ちます。ハサミの先端で脊髄を傷つけないよう、ここから脊髄の剥離を行います。赤線に沿って、髄膜と脊髄神経根を切断します。
脊髄を摘出するには、脊髄の両側を切り、次に腹側正中線を沿って切断します。脊髄を穿孔しないよう、ハサミを低い角度で保持することが重要です。また、脊髄に近すぎない位置で神経根を切断するようにしてください。
次に、脊髄を記録槽に移し、電極を脊髄根に接続します。電極を神経根の近くに配置します。その後、吸引を用いて神経を電極内にゆっくりと引き込みます。
ご視聴ありがとうございました。このビデオが今後の実験のお役に立てば幸いです。
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概要
本記事では、電気生理学的研究のための新生マウス脊髄の単離方法を解説します。手順には、腹側椎弓切除術の実施、および神経活動記録用の電極への脊髄の固定が含まれます。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 電気生理学
背景
- 神経活動を研究するためには、脊髄の単離が極めて重要です。
- 電気生理学的手法を用いることで、神経信号の測定が可能になります。
- 解剖液および記録液において、塩化カルシウム濃度が重要な役割を果たします。
研究目的
- 新生マウス脊髄を単離する手法を実演する。
- 脊髄を電極に固定する方法を示す。
- 神経活動の記録を容易にする。
使用した手法
- 脊髄単離のための腹側椎弓切除術。
- 解剖および記録用溶液の調製。
- 神経活動記録のための電極の使用。
主な結果
- 新生仔マウスからの脊髄の分離に成功。
- 脊髄の電極への効果的な固定。
- 神経活動の記録を実演。
結論
- この手法は電気生理学的研究に適用可能です。
- 良好な結果を得るには、溶液の調製が極めて重要です。
- 本手法は、神経科学研究のさまざまな文脈で応用できます。
よくある質問
産業上の重要性
本プロトコルは、神経筋疾患のターゲットバリデーションにおけるメカニズム的なリスク低減を目的として、中枢パターン生成回路の電気生理学的評価を行うための新生マウス脊髄の単離を可能にします。この手法は、歩行ネットワーク機能を解析し、神経シグナル伝達に対する化合物の影響を評価するための疾患関連システムを提供します。検証済みの前臨床モデルから電気生理学的出力を定量的に測定することを可能にし、初期探索段階における予測の信頼性を高めます。
バイオ医薬品研究開発における戦略的応用
初期探索およびターゲットバリデーション
- 科学的価値： 運動回路の発達および神経筋標的への関与に関する治療仮説の検証を可能にする。
- 実用的価値： 一貫した電気生理学的記録を行うための、再現性のある脊髄組織標本の調製法を提供する。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- 科学的価値： 制御された解剖用溶液と、記録槽の安定性のための定義された塩化カルシウム濃度を用いることで、アッセイの標準化を支援します。
- 実用的価値： 下流の化合物スクリーニングおよび信号検出ワークフローに向けた、検証済み生物学的系の調製を容易にします。
トランスレーショナル・前臨床研究
- 科学的価値： 前臨床モデルにおいて、運動表現型に沿った神経活動の変化を評価するための疾患関連システムを提供する。
- 運用上の価値： 定量可能な電気生理学的リードアウトを提供することで、発見から前臨床検証までの継続性を可能にする。
パイプラインおよびワークフローの統合
本手法は、神経筋標的に対する仮説検証およびパスウェイの解明を可能にする孤立脊髄標本を提供することで、初期の創薬探索ワークフローに統合されます。
- 探索生物学： 中心パターンジェネレーター（CPG）の機能および神経回路変調の仮説検証を支援します。
- スクリーニング： 定義されたイオン組成を持つ標準化された解剖および記録ソリューションにより、アッセイの準備を可能にします。
- 分析： 腹側神経根から定量的な電気生理学的測定値を生成し、実験条件を比較します。
- トランスレーショナルリサーチ： 運動機能に関連するターゲット変調に対して測定可能なアウトプットを提供することで、前臨床段階への継続性を確保します。
- エンタープライズでの再利用： 複数の神経筋探索プログラムに適用可能な、再利用可能な神経組織標本作製プラットフォームを構築します。
運用および企業への影響
- 科学的価値： 運動器回路機能におけるメカニズムの曖昧さを排除することで、標的バリデーションの予測信頼性を向上させる。
- 運用上の価値： 定義された溶液調製および解剖技術により、標準化と再現性を確保する。
- 戦略的価値： 神経シグナル伝達に対する化合物の影響を早期に評価可能にすることで、Go/No-go判断を改善する。
- ポートフォリオへの影響： 電気生理学的応答プロファイルに基づいた、神経筋標的のリスク調整済み優先順位付けを支援する。
実施上の注意点
- 新生仔マウスの解剖および電気生理学的記録技術の専門知識が必要です。
- 吸引電極の装着および神経信号の取得のための装置に依存します。
- 解剖および記録用溶液の調製において、チーム間での標準化が必要です。
- 異なる発達段階や疾患モデルに適用する場合、適応に関する検討が必要です。
- 記録中の組織生存性を維持するために、塩化カルシウム濃度を精密に制御する必要があるという制限があります。
