ラットの脳卒中後うつ病を誘導するための中大脳動脈閉塞技術
2019年5月22日
ここでは、内部頚動脈を介して中大脳動脈を閉塞させることによってラットに脳卒中後うつ病を誘導するプロトコールを提示する。私達は誘発された抑うつ気分を確認し、評価するために Porsolt 強制水泳テストおよびスクロースの好みテストを使用する。
我々のプロトコルは、脳卒中後うつ病の発症のメカニズムを研究し、より効率的な治療法を見つけるのを助けるためにラットの新しい内側脳動脈閉塞技術を提案する。私たちの技術の主な利点は、体重変化、脳浮腫、梗塞量の変動を減らし、処置関連死を最小限に抑える能力です。オスの300〜350グラムのスプレイグ・ドーリーラットの尾ピンチに対する応答の欠如を確認した後、動物を摂氏37度の加熱プレートに置き、直腸プローブを使用してコア体温を監視します。
動物の目に軟膏を塗布し、首から髪を剃ります。次いで、70%アルコールクロルヘキシジンで露出した皮膚を消毒し、標準的な技術に従って閉塞を行う前に無菌外科用ドレープでラットを覆う。神経学的重症度スコアを得るために、閉塞したラットを平らな表面に置き、動物が自由に動き出すことを可能にする。
1分後、ネズミを尻尾で後ろ向きにそっと引っ張り、動物の歩行反応を等級付けします。梗塞の体積を測定するには、調製された染色された脳スライスを1,600インチの解像度で1,600ドットでスキャンし、トリミングしてすべての画像のスケールを標準化します。次に、標準化された画像を適切な画像解析ソフトウェアプログラムにロードし、トレースツールを使用して、マークされたパーラの面積を6つの連続した2ミリメートルスライスで測定し、梗塞サイズを脳全体のスライス全体の割合として決定します。
手術後30~33日後、動物を個々のケージの中の閉鎖的で静かで軽く制御された部屋に移し、1%スクロース溶液100ミリリットルを含むボトルを各ケージに24時間入れます。翌日、ボトルと飲食水を12時間取り除きます。剥奪期間の終わりに、1%スクロース溶液の100ミリリットルを含むボトル1本と、各ケージに100ミリリットルの水道水を含むボトル1本を4時間置きます。
次に、消費したスクロース溶液と水の体積を記録し、各動物のスクロース好みに対する親和性の計算を可能にする。ポルソルトの強制泳ぎ試験では、手術後30~33日後、摂氏25度の80センチメートルを含む垂直プレキシガラスシリンダーに各ラットを15分間置きます。習慣期の終わりに、ラットが摂氏32度で加熱されたエンクロージャで15分間乾燥してから、動物を自宅のケージに戻します。
翌日、ラットを最後の5分間シリンダーに戻し、5分間のテストを記録して、その期間中の不動の総持続時間を計算できるようにします。組織学的分析は、シャム対照群の動物と比較した場合のMCAO後の総脳容積に対する割合として統計的に有意な梗塞容積を明らかにする。統計的に有意な脳浮腫は、偽の対照群と比較して実験動物でも観察される。
MCAO動物は、手術後50分、24時間、7日間でシャム作動動物と比較して神経学的性能が低い。MCAOラットはまた、スクロースの量が大幅に少なく、ポルトー塩の強制泳ぎ検査中に、シャム操作動物と比較してより長い不動を示す。これは行動性脳卒中研究のための重要なモデルであり、将来の治療法を評価したり、治療物質の有効性に関する重要な前臨床データを提供するためのツールとして役立つ可能性があります。
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概要
本記事では、中大脳動脈閉塞術を用いてラットに脳卒中後うつ病を誘発させるプロトコルを紹介します。本研究では、行動テストを用いて被験体の抑うつ気分を評価します。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 行動科学
- 脳卒中研究
背景
- 脳卒中後うつ病は、脳卒中後に起こりやすい一般的な合併症です。
- そのメカニズムを解明することは、効果的な治療法の開発に寄与します。
- 現行の手法では、結果に大きなばらつきが生じる可能性があります。
- 本研究は、ばらつきを最小限に抑えるために、閉塞技術の改良を目的としています。
研究目的
- 脳卒中後うつ病を研究するための信頼性の高いモデルを確立すること。
- 新しい閉塞手技がうつ様行動に及ぼす影響を評価すること。
- 動物モデルにおける手技に関連した合併症を軽減すること。
使用方法
- ラットにおける中大脳動脈閉塞法。
- ポルソルト強制水泳試験を用いた行動評価。
- 気分変化を評価するためのショ糖嗜好性試験。
- 処置中の生理学的パラメータのモニタリング。
主な結果
- 新手法により、体重変化のばらつきが減少したことが示された。
- 脳浮腫の発生率および梗塞体積の減少が観察された。
- 処置に関連する死亡が最小限に抑えられた。
- 行動テストにより、うつ状態の誘導が確認された。
結論
- 改良された閉塞法は、脳卒中後うつ病の研究に有効である。
- 本手法は、今後の研究に向けてより一貫性のあるモデルを提供する。
- 治療的介入を検討するために、さらなる研究が必要である。
よくある質問
産業界における重要性
脳卒中治療における神経精神医学的なターゲットバリデーションのリスクを低減するためには、信頼性の高い脳卒中後うつ病の前臨床モデルを確立することが不可欠です。このMCAO法は、梗塞体積、脳浮腫、および死亡率のばらつきを抑え、行動表現型解析における予測の信頼性を高めます。モデルの一貫性が向上することで、脳虚血とうつ病表現型の間のメカニズム的な関連性が明確になり、初期探索段階におけるgo/no-go判断がサポートされます。
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：制御されたMCAO誘導を通じて、虚血性損傷と抑鬱的な病態生理を結びつける治療仮説の検証を可能にする。
- 運用的価値：体重変化、梗塞体積、脳浮腫における結果のばらつきを低減し、ターゲットエンゲージメント研究におけるアッセイの再現性を向上させる。
- 予測的価値：ショ糖嗜好性試験および強制水泳試験により検証された抑鬱様行動を伴う疾患関連システムを提供し、化合物の表現型スクリーニングを支援する。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- アッセイの準備： 定量的な神経学的重症度スコアおよび梗塞体積測定が可能な標準化された生物学的システムを構築し、後続の化合物スクリーニングに供する。
- 定量的なアウトプット： ショ糖嗜好性比率や不動時間などの測定可能なエンドポイントを生成し、治療スクリーニングにおける用量反応解析を可能にする。
- スケールアップの可能性： ICA（内頸動脈）に基づく閉塞法により、コホート間で一貫したモデル作成が可能となり、リード化合物同定キャンペーンにおけるプラットフォームの再利用を支援する。
トランスレーショナル・前臨床研究
- 疾患との関連性： 脳卒中後うつ病を併存する神経精神医学的合併症としてモデル化し、臨床的なPSDの有病率および未充足の治療ニーズに適合させている。
- トランスレーショナルな連続性： 発見段階におけるメカニズム的なリスク低減から、うつ状態の行動学的および組織学的確認を通じた前臨床検証へと繋げる。
- リスク調整済み進展： MCAO誘発梗塞体積と行動結果を相関させることで治療有効性に関する前臨床データを提供し、Go/No-go判断の根拠とする。
パイプラインおよびワークフローの統合
この手法は、ターゲットのバリデーションからリード化合物の同定、さらには前臨床段階の有効性試験に至る創薬の連続的なプロセスに組み込むことができ、脳卒中後の精神神経疾患に対する治療仮説の反復的な洗練を可能にします。
- 基礎生物学研究：制御されたMCAOおよび神経学的スコアリングを通じて、抑うつ表現型を誘導する虚血性脳卒中のメカニズムに関する仮説検証を可能にします。
- スクリーニング：再現性のある梗塞体積および脳浮腫の測定を通じてアッセイの標準化を実現し、化合物ライブラリーのスクリーニングに不可欠な基盤を提供します。
- 解析：ショ糖摂取量や不動時間の持続時間など、定量的な従属変数を提供し、治療群間の統計的比較を容易にします。
- トランスレーショナルリサーチ：虚血性病変の負荷と行動表現型を関連付け、梗塞体積と抑うつ様アウトカムとの間のバイオマーカーの整合性を支援します。
- エンタープライズ再利用：脳卒中併存疾患モデルにおいて、神経保護薬および抗うつ薬候補を評価するための再利用可能な前臨床プラットフォームを確立します。
運用および企業への影響
- 科学的価値： 脳卒中と抑うつの併存モデルにおけるメカニズムの曖昧さを排除することで、ターゲットバリデーションの信頼性を向上させます。
- 運用的価値： 手順に関連する死亡率とばらつきを最小限に抑えることで、研究室間での再現性と標準化を強化します。
- 戦略的価値： 生物学的なリスクを低減したモデルを用いてリード化合物の同定における偽陽性を減らし、資本効率を改善します。
- ポートフォリオへの影響： 一貫した表現型リードアウトに基づき、神経精神疾患の併存症を標的とした脳卒中治療薬のリスク調整後優先順位付けを可能にします。
実施上の検討事項
- 齧歯類の定位固定手術および神経学的重症度スコアリングの専門知識が必要である。
- 染色した脳切片の画像解析による梗塞体積の定量化には、専用の機器が必要となる。
- 行動評価指標として、ショ糖嗜好性試験および強制水泳試験のプロトコルをチーム間で標準化する必要がある。
- 適応上の検討事項として、深部体温をモニタリングしながら、ラットの系統や週齢に応じて内頚動脈（ICA）閉塞法を調整することが挙げられる。
- 実用上の制限として、梗塞の形成およびMCAO後30–33日における行動変化を確認するための術後モニタリングが必要である。
