マウスモデルにおける静脈内自己投与方法
2012年12月8日
静脈内自己投与（IVSA）パラダイムは、げっ歯類における乱用薬物の強化特性を調べるのゴールドスタンダードであると考えられている。本稿では、このような信頼性の高いIVSAデータを得るために必要な実験手順と手術手技の概要を説明します。具体的には、細心のカテーテル注入及びメンテナンスが強調表示されます。
こんにちは、私の名前はエリザベス・コティックで、マギル大学ヘルスセンターの依存症ユニットにあるキャサリン・ギル博士の研究室から来ました。本日は、静脈内自己投与試験を行うために必要なカテーテル挿入手術の方法をご紹介します。カテーテルの挿入方法と、カテーテルの開存性を維持するためのヒントをいくつか紹介します。
ニコチン静脈内自己投与セッション中、動物はプラスチックチューブでTaiに接続され、ニコチン注入は取り付けられた注入ポンプによって送達されます。オペラントボックスは、医療関係者から購入しました。各ボックスには、2つの超高感度マウスレバーが装備されています。
カテーテルを静脈に挿入するために、手術前に準備する必要があるアイテムがいくつかあります。20ゲージの針は、チューブを静脈にスライドさせるように適合させる必要があります。針のシャフトの上部を約2センチ剃り、カテーテルチューブを静脈に導くために使用されるチャネルを作成します。
次に、カテーテルを洗い流してチェックするためのシリンジを準備します。12センチメートルのチューブがシリンジの26ゲージの針に一端で取り付けられ、もう一方の端が23ゲージの針に張られています。チューブをカテーテルカニューレに取り付けやすくするためには、ヘパリン化Tカルシン溶液を充填した注射器と生理食塩水を入れた注射器の2つが必要になります。
最後に、カテーテルカニューレキャップを準備します。カテーテルカニューレは、破片が入るのを防ぐためにキャップをする必要があります。これらのキャップは、23ゲージの針にプラスチックチューブを伸ばすことによって作られています。
チューブを針先から1センチメートル切断し、開放端を溶かします チューブを密封するために、生理食塩水を針に押し込み、キャップに漏れがないことを確認します。マウスカテーテルは、英国のCam Csから入手しました。カテーテルの球根の端から1.2センチメートルのところに空くように、カテーテルから余分なチューブを切り取ります。
次に、生理食塩水の入ったシリンジをカテーテルの外側の金属カニューレに取り付け、フラッシュして漏れがないか検査します。ミスは、酸素を混合したアイソフッ素ガスを使用して麻酔をかけ、手術中は麻酔下で維持されます。呼吸チューブを使用して、酸素とイソフッ素の両方のレベルを動物の体重に基づいて設定し、手術中に必要に応じて調整し、鉗子で後ろ足をつまんで動物が適切に麻酔されていることを確認し、手術中はマウスの呼吸困難と麻酔の深さを監視します。
手術は20分から30分ほどですので、両目にアイローションを塗ります。マウスは手術前に剃毛されます。動物の背中にカテーテルベース用のスペースを用意します。
動物の背中の皮膚をそっと引き上げ、肩甲骨中央部の縦方向に約2センチメートルの長さの小さな切開を行います。背中の途中から始まり、首のすぐ下まで伸びています。結合組織を無理に引き離してカテーテルベース用のスペースを確保し、切開部に生理食塩水を塗布します。
切開部の両側の皮膚をそっと引っ張り、動物を裏返します。右被蓋静脈は首の皮膚の下に表面的に見られ、S浅く切開することで露出させることができます。右鎖骨の周りから動物の顎に向かって上に向かって伸びる、長さが約1〜2センチメートルの斜めの切り込みを入れます。
カテーテルの基部からのチューブは、静脈に挿入するためにアクセスできるように、首の腹側切開部を通して運ぶ必要があります。鉗子を肩の皮膚の下に導き、結合組織を突破します。背中の切開部に到達するには、チューブを皮膚を通して動物の首の周りの腹側の開口部まで引っ張ります。
チューブの端を動脈クランプでつかみ、動物の右側に固定したままにします。切開部に生理食塩水を適用し、右頸静脈を分離します。視界を遮っている可能性のある結合組織や脂肪組織を非常にそっと離し、静脈を特定します。
上部の静脈をそっと持ち上げ、湾曲鉗子を使用して脂肪をバラバラにし、静脈の周囲と下の結合組織にします。湾曲した鉗子を静脈の下に置き、空いている手で開きます。静脈の下に滅菌プラスチックバーを通します。
静脈が浮き上がったら、静脈の視界が遮るものなくはっきり見えるように、十分な脂肪を取り除きます。露出した静脈に生理食塩水を定期的に滴下して、濡れた状態に保ちます。静脈の周りに縫合糸の結び目を準備して、カテーテルチューブを頸静脈に挿入したら所定の位置に固定できるようにします。
両端の静脈の下に縫合し、両端で単一の非常に緩い開いた結び目を作ります。カテーテルチューブを上部の結び目に通し、縫合糸で右肩の残りの部分にループします。生理食塩水をカテーテルに通してチューブの重さを量り、カテーテルチューブを頸静脈に挿入します。
変更された20ゲージの針は、静脈を突き刺し、静脈と挿入針の両方を生理食塩水で濡らして挿入中の摩擦を減らし、プラスチックバーをそっと引き戻し、針を静脈の底部に近づけるために使用されます。針の半センチが入る程度です。カテーテルチューブを針から静脈にスライドさせます。
抵抗があってはならない。抵抗は、結合組織にいることを示します。静脈内にいることを確認するために、カテーテルシリンジを引いてみて、採血できるかどうかを確認してください。
チューブが所定の位置に配置されたら、針を取り外し、カテーテルバルブを挿入ポイントに押し込みます。下部の結び目を結び、カテーテルチューブがバーと同じ高さにあることを確認してから、2番目の結び目を電球の真上で結びます。これにより、カテーテルが所定の位置に固定されます。
バーを取り外し、両端に2番目の結び目を作ります。カテーテルチューブと縫合糸を縫合する前に皮膚の下に押し込みます。動脈クランプを使用して縫合針を皮膚に導き、切開部を閉じます。
ステッチの数は、切開のサイズによって異なります 動物を胃に乗せて。カテーテルベースを動物の背中に配置します。切開部に生理食塩水を塗布し、カテーテルベースを皮膚の下にスライドさせます。
チューブが穴を開けられる可能性を最小限に抑えるために、チューブが最小限にループし、ベースの下にあることを確認してください。カテーテルベースの周りの皮膚を縫い合わせます。ステッチの数は、切開部のサイズによって異なります。
通常、3〜4針で十分です。カテーテルから血液が取り出せることを確認してください。最後に、カテーテルをヘパリン化したテイン溶液で洗い流し、感染や血栓の形成を防ぎます。
カテーテルのカニューレに接続されているチューブを緩めます。次に、生理食塩水チューブを取り外し、ヘパリン化Tカリン溶液が入ったシリンジのチューブとすばやく交換します。0.03〜0.05ccの溶液でカテーテルを洗い流します。.
再度、カニューレに接続されているチューブを緩めます。鉗子でカテーテルキャップをつかみ、動きながら一度でチューブをカニューレから取り外し、カテーテルキャップと交換します。この手順は、血液が上がらないように迅速に行う必要があります。
白いカテーテルカバーをねじ込み、カニューレの先端を突き刺さずにカバーがしっかりと固定されていることを確認します。マウスに鎮痛薬と抗生物質の皮下注射をします。片側に鎮痛剤ケトプロフェンを1キログラムあたり5ミリグラムの用量で注射し、反対側に抗生物質アミカシンを1キログラムあたり10ミリグラムの用量で注射します。.
麻酔を中止した後、マウスが食物と水に簡単にアクセスできる清潔なケージで回復させます。信頼性の高い静脈内自己投与データは、このビデオで紹介されている手法に従うことで取得できます。ただし、カテーテルの開存性を維持することが重要です。
これは、カテーテルを右心房に慎重に配置し、オペラセッションの前後にカテーテルを毎日洗い流し、カテーテルカニューレが常にキャップされ、破片の侵入を防ぐことによって達成されます。
概要
この記事では、薬物の強化を研究するための標準的な方法であるラットの静脈内自己投与（IVSA）パラダイムについて詳しく説明します。特にカテーテルの埋め込みと維持に焦点を当てて、信頼性の高いIVSAデータを得るために必要な外科技術と手順を強調しています。
主要な研究要素
科学の分野
- 神経科学
- 行動薬理学
- げっ歯類モデル
背景
- IVSAは薬物の強化特性を評価するために広く使用されている方法です。
- 信頼性の高いデータ収集は依存症メカニズムを理解する上で重要です。
- 適切な外科技術はカテーテル埋め込みの成功に不可欠です。
- カテーテルの通過性の維持は実験の完全性にとって重要です。
研究目的
- げっ歯類におけるカテーテル挿入手術の過程を概説する。
- 実験中のカテーテル機能維持のヒントを提供する。
- IVSAデータ収集の信頼性を高める。
使用方法
- カテーテル挿入のための外科用具と材料の準備。
- 頸静脈へのカテーテル埋め込みの詳細な手順。
- 手術中の麻酔と外科的条件のモニタリング。
- カテーテルの通過性を確保し、閉塞を防ぐ技術。
主な結果
- 成功したカテーテル埋め込み技術が実証されました。
- カテーテルの通過性を維持するためのガイドラインが概説されました。
- 再現性を確保するための詳細な手術手順が提供されました。
- 手術中の動物の福祉モニタリングの重要性が強調されました。
結論
- 適切な外科技術は信頼性の高いIVSA研究にとって重要です。
- カテーテル機能の維持はデータの完全性にとって不可欠です。
- この研究は、この分野の研究者にとって包括的なガイドとなります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Intravenous self-administration (IVSA) in mouse models provides a critical preclinical platform for evaluating the reinforcing properties of compounds, enabling target validation in addiction and neuropsychiatric drug discovery. By allowing animals to self-administer test substances, this method reduces experimenter bias and yields quantitative data on drug intake patterns, supporting mechanistic de-risking and predictive confidence in early-stage target assessment. The approach facilitates translational continuity from target engagement to behavioral output, informing go/no-go decisions in portfolio prioritization for CNS therapeutics.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by measuring voluntary drug intake as a functional readout of target engagement in reward pathways.
- Operational Value: Supports biological de-risking through direct assessment of compound reinforcement, clarifying target liability and abuse potential early in discovery.
- Predictive Value: Generates quantitative dependent variable measurements (e.g., infusion frequency, intake patterns) that aid in predictive confidence and portfolio triage for CNS-targeted molecules.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems for downstream compound evaluation by establishing reliable catheter-based drug delivery and stable baseline responding.
- Reproducibility: Emphasizes standardized surgical techniques and catheter maintenance protocols to ensure consistent quantitative outputs across experiments and laboratories.
- Platform Utility: Enables reliable compound screening through precise measurement of drug consumption timing and quantity, supporting assay scalability and reuse in reinforcement testing.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models human drug self-administration behavior, providing a disease-relevant system for studying addiction mechanisms and evaluating therapeutic interventions.
- Translational Continuity: Bridges discovery and preclinical work by offering a consistent behavioral assay that can be used across target validation and lead optimization stages.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs preclinical go/no-go decisions by identifying compounds with undesirable reinforcement profiles, reducing late-stage attrition due to abuse liability.
Pipeline & Workflow Integration
IVSA integrates into the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical assessment, serving as a functional assay for reinforcement liability that complements in vitro and in vivo pharmacokinetic profiling.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by linking molecular targets to motivated behavior through self-administration outcomes.
- Screening: Delivers assay readiness and quantitative outputs (e.g., infusion rate, breakpoint under progressive ratio) that enable reliable comparison of test compounds against controls.
- Analytics: Provides statistical analysis capabilities for comparing conditions, such as intake over time or response patterns, essential for evaluating compound effects and variability.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by maintaining a consistent behavioral readout that aligns with clinical endpoints related to drug use and relapse.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform across multiple projects and compound series, reinforcing standardization and cross-study comparability in addiction research.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity through direct behavioral measurement of reinforcement.
- Operational Value: Promotes standardization and reproducibility via detailed surgical and catheter maintenance procedures, minimizing technical variability.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making by identifying abuse liability early, increasing capital efficiency and reducing late-stage biological risk in CNS programs.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization by flagging compounds with high reinforcement potential, supporting informed advancement decisions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent surgery, catheterization techniques, and anesthetic monitoring to ensure animal welfare and procedural success.
- Depends on specialized instrumentation including infusion pumps, operant chambers with ultrasensitive levers, and sterile surgical tools for consistent catheter placement.
- Necessitates cross-team standardization of catheter flushing, capping, and maintenance protocols to prevent occlusion and ensure data integrity across studies.
- Involves adaptation considerations for different mouse strains, catheter types, and drug formulations, with attention to venous access and catheter patency over time.
- Includes practical limitations such as catheter-related complications (e.g., infection, thrombosis) that require vigilant monitoring and may affect longitudinal data collection.
