マウスの脳室内（ICV）と静脈（IV）注入による治療薬のデリバリー
2011年10月3日
新生児マウスの中枢神経系への治療薬を導入する脳（脳室）と（静脈内）2）全身に1）：この記事では、注入の2つの非常に異なる方法を示しています。
このビデオでは、新生児マウスで脳室内および静脈内注射の方法を紹介します。脳室内注射では、麻酔をかけたマウスをまず光ファイバー光源の上に置き、矢状静脈を照らして副鼻腔を移動します。次に、接種物は矢状縫合糸の外側の点と冠状動脈縫合糸の吻側点に注意深く注入されます。
正しく実施された場合、接種物は最初に注入された心室に分布し、最終的には静脈内注射のためにもう一方の心室に到達します。マウスは、顔面静脈が露出するようにトランスルミネーターに固定されています。その後、接種物はゆっくりと静脈に直接注入され、全身に分布します。
これらの技術の意味は、治療薬の最適な配置を可能にするため、多くの疾患や障害の治療にまで及びます。ICV技術は血液脳関門を通過する手段を提供し、IV技術は全身的な治療送達を可能にします。まず、マイクロ遠心チューブに注入液を調製します。
この例では、注射部位をよりよく視覚化するために、接種物にトライアムブルーが含まれています。マウスを注射するには、滅菌および較正されたガラスマイクロピペット針を一連のプラスチックチューブに取り付け、徐々に直径を広げて3ミリリットルのプラスチック注射器で終わります。フラットエンドピンセットを使用して、ガラス針の先端を3ミリメートルの長さになるように折ります。
これにより、脳に少なくとも2ミリメートルの浸透が可能になります。ガラスマイクロピペット針に注入する溶液をマイクロ遠心チューブに斜めに置き、シリンジプランジャーを引っ張って慎重にロードします。ニードルのローディングが完了したらすぐにプランジャーを引っ張るのをやめてください。
チューブの汚染を防ぐため、ガラスマイクロピペットに取り付けられたチューブシステムからシリンジを取り外してください。プランジャーを完全に伸ばし、針をしっかりと取り付け直します。マイクロパイプガラス針を親指と人差し指で挟みます。
注射器を薬指と小指の間に置き、プランジャーを注射する手のひらに触れて、2日齢のマウスに麻酔をかけます。次に、泣き声を麻酔したマウスを頭の付け根の皮膚でしっかりとつかみ、光ファイバー光源の上に置いて上矢状を照らし、副鼻腔を移動します。注射部位は、これらの副鼻腔の合流点の両側に横方向に約4分の1ミリメートルに位置し、シリンジを頭蓋骨表面に対して垂直に保持しています。
針を2ミリメートルの深さまで挿入します。注入する手のひらを使用して、プランジャーをゆっくりと押し下げて溶液を注入します。15秒待ってから針を取り外して逆流を防ぎ、マウスの頭蓋の腫れや血管の破裂の兆候がないか監視します。
マウスを注射したら、温めた容器に5〜10分間入れて回復させます。注入されたマウスを注入されていないマウスと比較します。トライアムブルーを含む接種の脳室内脳室内注射の10〜15分後。
体液は、脳室の接続性により、60分後に脳の注入側に分布し、大脳半球と嗅球の両方でトライアムブルーの均一な分布が見えるはずです。最後に、12時間後、接種物が吻側中央脊柱管に見えます。注射液を調製し、緑色の食用色素を1〜100希釈で加えます。
射出を視覚化するには、100 マイクロリットルのガラス製 Hamilton シリンジの端に小さなプラスチック製ルアーを取り付けます。シリンジに33ゲージの0.25インチの皮下注射針を取り付け、すべての部品がしっかりと接続されていることを確認します。注射器に注入する容量をセットします。
静脈内に空気を注入すると致命的となるため、接種物から気泡を必ず取り除いてください。サージカルテープとガーゼを使用して、新生児をトランスルミネーターに固定します。まず前腕と体をトランスルミネーターに固定し、次に顔の静脈が見えるように頭を固定します。
テープが動物がまだ呼吸できるほど緩いことを確認してください。2.25 x ヘッドマン拡大鏡を使用して、視認性を高め、針をゆっくりと静脈に挿入します。静脈は表面的なものであるため、針は皮膚の下に見えたままになります。
接種物をゆっくりと静脈に注入します。針を抜く前に15秒待ってから、すべての液体が排出されるようにします。針を抜いたら、出血が止まるまでガーゼを使用して注射部位に圧力をかけます。
新生児を暖かい場所に戻し、回復するまで5分間待ちます。苦痛の兆候がないか監視します。注射が正しく行われていれば、動物は不快感の兆候を示さないはずです。
マウスが回復したら、ケージに戻します。静脈内注射が正しく行われていれば、新生児は緑色になります。このビデオを見た後、新生児マウスにICVおよびIV注射を投与する方法をよく理解しているはずです。
これらの技術は、選択した治療薬を注射する手段として使用できます。
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概要
この記事では、新生マウスの中央神経系に治療薬を導入するための、脳室内および静脈内という2つの非常に異なる注入方法を紹介します。
主要な研究要素
科学分野
- 神経科学
- 薬理学
- 動物モデル
背景
- 注入技術は治療薬を送達するために重要です。
- 新生マウスは発達研究の研究でよく使用されます。
- 中央神経系における薬剤の分布を理解することが不可欠です。
- 異なる注入方法は治療の有効性に影響を与える可能性があります。
研究の目的
- 脳室内注入法を紹介すること。
- 静脈内注入法を紹介すること。
- 両方の方法を用いて治療薬の分布を比較すること。
使用された方法
- 麻酔状態のネズミを視覚化のためにファイバーオプティック光源の上に置きます。
- 脳室内注入のために、矢状縫合に沿って接種物を注入します。
- 静脈内注入のために顔面静脈を露出させます。
- 全身への分布のために接種物を静脈にゆっくりと注入します。
主要な結果
- 脳室内注入により、脳への標的を絞った送達が可能になります。
- 静脈内注入により、接種物の全身分布が得られます。
- 両方の方法が中央神経系に薬剤を効果的に導入します。
- 適切な技術が成功した投与には不可欠です。
結論
- 両方の注入方法は研究に独自の利点があります。
- これらの技術を理解することで治療薬の送達を向上させることができます。
- さらなる研究により、これらの方法の様々な治療における意味を明らかにする可能性があります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Delivering therapeutic agents across the blood-brain barrier remains a critical challenge in CNS drug development, particularly for neurodegenerative disorders. Intracerebroventricular (ICV) and intravenous (IV) injection techniques in neonatal mice enable direct CNS access and systemic delivery, respectively, supporting early-stage target validation and mechanistic de-risking. These methods provide reproducible models for evaluating biodistribution and therapeutic efficacy prior to lead optimization.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by delivering agents directly to the CNS via ICV injection.
- Operational Value: Supports functional target validation through precise intracerebral delivery in disease-relevant neonatal models.
- Predictive Value: Facilitates assessment of target engagement and pathway modulation in developing CNS systems.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides standardized delivery systems for preparing validated biological systems used in downstream screening.
- Operational Value: Ensures reproducible inoculation procedures critical for assay standardization and quantitative readout consistency.
- Scalability: Enables platform reuse across compound evaluation workflows once surgical proficiency is established.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Aligns with disease-relevant systems by modeling early postnatal CNS delivery relevant to neurodevelopmental disorders.
- Translational Continuity: Bridges discovery through preclinical evaluation by enabling consistent agent distribution tracking.
- Risk-Adjusted Decisions: Supports go/no-go criteria based on biodistribution confirmation in brain and spinal cord compartments.
Pipeline & Workflow Integration
These injection methods integrate into the discovery continuum from early target validation through lead identification and preclinical studies by enabling controlled delivery of therapeutic agents.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and biological de-risking via direct CNS or systemic agent introduction.
- Screening: Delivers assay readiness through standardized, reproducible inoculation techniques.
- Analytics: Enables quantitative biodistribution measurements using tracer dyes (e.g., triam blue, food dye) to compare ICV vs. IV delivery patterns.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by visualizing agent spread in ventricles, hemispheres, olfactory bulbs, and spinal canal over time.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable capability for CNS delivery testing across multiple projects and therapeutic modalities.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by confirming CNS access and distribution patterns.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization across labs through defined surgical and visualization protocols.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by reducing late-stage failure risk through early mechanistic de-risking.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization based on confirmed CNS delivery of candidate therapeutics.
Implementation Considerations
- Requires microsurgical expertise for neonatal mouse handling and precise needle placement.
- Depends on specialized instrumentation including fiber optic light sources, calibrated glass micropipets, and transilluminators.
- Necessitates cross-team standardization of anesthesia, recovery, and monitoring procedures.
- Involves adaptation considerations for different agent viscosities, volumes, and visualization dyes.
- Limited by the narrow postnatal window (P0–P2) for effective IV-to-CNS delivery due to blood-brain barrier maturation.
