電気刺激によるラットにおける急性ポンチン梗塞の確立
2020年8月27日
ここで提示されるのが、単一のパルスによる電気刺激を介してラットモデルにおける急性ポンチン梗塞を確立するためのプロトコルである。
ラットのポンに梗塞を確立するためのプロトコルを提供します。このポンチン梗塞ラットモデルは、容易に行われ、容易に再現でき、非常に成功したモデルであった。電気刺激は、視床のような他の脳領域で梗塞を作るために使用することができます。
このモデルを実行したい人は、実験の前にポンティンの自律性を学ぶべきです。手術前に、ラットの体重を量り、付随するテキストに記載されているように行動検査に従ってそれらの神経学的性能を評価する。麻酔の直前に加熱パッドを摂氏37度に予熱し、ステレオタキシックフレームのホルダーに頭蓋骨ドリルを取り付けます。
最初の麻酔ラットのペダル反射に対する応答の欠如を確認し、加熱パッド上の立体的な位置に立体フレームにラットを取り付けます。耳の棒を外耳道の上に置き、頭を固定し、注射の歪みを避けるために頭蓋骨を水平に保つよう注意する。動物の目に軟膏を塗布し、頭蓋骨から髪を取り除くためにマイクロシャバーを使用しています。
マーカーを使用して、両側側カンサスの線から後部フォンタネルの後ろに0.5センチメートルまで頭蓋骨の正線に沿って3センチメートルの線を引き、メスを使用してマークされた線に沿って正中線切開を行います。綿棒を使用して血液を除去し、皮膚の両側に外科テープを置いて頭蓋骨を露出させます。0.9%の塩化ナトリウムを浸した新しい綿棒を使用して、頭蓋骨から結合組織をそっと取り除き、ブレグマを見つけます。
細かい先端マーカーペンを使用して、ブレグマの中心点を原点として示し、ドリルを6ミリメートル前部後部、2ミリメートル内側横に配置する。ドリルを使用して、直径1ミリメートルの開頭術を慎重に行います。次に、ドリルを22ゲージプローブに絶縁シースで交換し、先端をシースの近位端から2ミリメートル上に置いた。
シートを脳に7ミリメートル挿入し、プローブの上部が脳の表面から9ミリメートル下になるまでシースに沿ってプローブを進めます。電極を電気刺激装置に接続し、アノードをプローブに接続します。次に、陰極をラットの耳に接続します。
次に、電気刺激装置をオンにし、単一のパルス幅を4,050ミリ秒、電圧を50ボルト、電流を4ミリアンペアに設定します。脳からデバイスを取り外す前に、刺激後5分間プローブを位置に残します。骨セメントで開頭術を覆い、4.0ポリアミド縫合糸フィラメントを使用して創傷を閉じる前にセメントを乾燥させます。
3つまたは4つのステッチの後、2-1-1標準的な外科結び目を結ぶ。その後、腹腔内にペニシリン250マイクロリットルでラットを注入し、動物をケージに戻す前に完全に目を覚ますまで15分ごとにラットを監視する。この分析では、6匹の動物が実証されたように手術を受け、6匹の動物がコントロールとして扱われた。
これらの画像の脳スライスは、グループごとに1ラットから導き出された。MRIスキャンは、梗塞がヒト患者の前部梗塞を模倣したポンに基づいて位置することを明らかにした。絶縁鞘が使用されたため、皮質、小脳、または中脳では梗塞は認められなかった。
拡散重み付け画像はまた、急性ポンチン梗塞を明らかにした。TTC染色は、手術後24時間の梗塞を確認するために使用した。予想通り、梗塞容積は対照群と比較して手術群において有意に高かった。
行動スコアは手術前後に測定した。対照群と比較して、ポンチン梗塞を有するラットは左に円を描いた。ロンガ、ベルダーソン、四肢の配置、ビームバランス、およびポンチン梗塞と対照群ラットとの暴言間の粘着除去体性感覚試験スコアに有意な差異が認められた。
特定の脳領域は、電気刺激によって破壊される予定です。
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概要
本研究では、単一パルスによる電気刺激を用いて、ラットモデルに急性橋梗塞を惹起するプロトコルを提示します。このモデルは再現性が高く、ヒトの前外側梗塞を模倣した橋梗塞の研究に有用です。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 実験モデル
- 電気生理学
背景
- 橋梗塞は、脳卒中のメカニズムを理解する上で重要である。
- 既存のモデルでは、ヒトの状態を効果的に模倣できていなかった可能性がある。
- 本プロトコルにより、脳血管疾患の標的を絞った調査が可能となる。
- 動物福祉のため、術前の評価が重要であることが強調されている。
研究目的
- 橋梗塞を研究するための信頼性の高いラットモデルを構築すること。
- 梗塞誘発前後の神経学的機能評価を行うこと。
- 局所的な脳損傷を誘発させるための電気刺激の有効性を検証すること。
使用方法
- ラットモデルを用い、電気刺激によって梗塞を誘発します。
- 手術の前後に神経学的評価を行います。
- 重要な手順には、麻酔、開頭術、および電極の精密な配置が含まれます。
- 術後ケアには、モニタリングと抗生物質の投与が含まれます。
主な結果
- 本プロトコルにより、急性橋梗塞が正常に作製された。
- 行動テストにおいて、梗塞を起こしたラットのパフォーマンスの低下が認められた。
- 対照群と比較して、神経学的スコアに有意な差が認められた。
- MRIおよびTTC染色により、梗塞の存在と範囲が確認された。
結論
- 本研究は、橋梗塞を調査するための有用なモデルを構築しています。
- これにより、脳血管疾患に対する介入に関するさらなる研究が促進されます。
- これらの知見は、神経科学における局所梗塞モデルの重要性を強調するものです。
よくあるご質問
産業上の重要性
脳血管疾患治療薬の開発における前臨床段階のターゲット検証およびメカニズムのリスク低減には、脳卒中の亜型を正確に再現した信頼性の高いげっ歯類モデルの確立が不可欠である。本プロトコルでは、後方循環系の脳卒中として一般的な急性橋梗塞を再現性良く誘導することができ、神経保護剤や血栓溶解剤の研究における仮説検証を可能にする。このモデルは、ヒトの前外側橋病変を模倣し、定量的な行動解析および画像診断による評価を可能にすることで、予測の信頼性を高めるものである。
バイオファーマR&Dにおける戦略的応用
初期探索および標的バリデーション
- 科学的価値：局所的な電気的病変形成により、橋卒中経路における治療仮説の検証が可能になります。
- 実用的価値：一貫したターゲットへのアプローチおよび経路調節研究のための、再現性の高いモデルを提供します。
スクリーニングおよびアッセイの開発
- 科学的価値： アッセイの標準化および化合物スクリーニングの準備に向け、定量可能な神経学的および感覚運動的欠損を誘導する。
- 運用的価値： ハイスループットな機能評価のため、拡張可能な行動指標（Longa、Berderson、バランスビーム、粘着テープ除去、肢の配置）の開発を支援する。
トランスレーショナルおよび前臨床研究
- 科学的価値：ヒトの前外側橋梗塞を模倣しており、脳血管介入研究におけるトランスレーショナルな関連性を高めている。
- 運用的価値：MRIおよびTTC染色による縦断的な評価が可能であり、構造的損傷と機能的転帰を相関させることができる。
パイプラインおよびワークフローの統合
このモデルは、ターゲットの検証から前臨床薬効試験に至るディスカバリー・コンティニュアム（創薬連続体）に適合しており、脳卒中治療薬のメカニズム的なリスク低減を可能にします。
- 探索生物学： 精密な病変導入により、橋回路におけるパスウェイの解明およびターゲットの検証を支援します。
- スクリーニング： 標準化された神経学的および固有受容感覚的なアウトカムを提供し、化合物の効果を信頼性高く測定します。
- 分析： マルチモーダルな検証（行動スコア、MRI、TTC）を提供し、機能横断的なデータ比較および閾値設定を可能にします。
- トランスレーショナルリサーチ： ヒトの脳卒中病理と整合させ、梗塞部位と重症度に基づいた前臨床段階の意思決定（go/no-go判断）に寄与します。
- エンタープライズ再利用： 電気刺激アプローチは他の脳領域にも適応可能であり、神経科学の探索プログラムにおけるプラットフォームの有用性を高めます。
運用および企業への影響
- 科学的価値：解剖学的に正確な電気誘発性梗塞により、脳卒中モデルにおけるメカニズムの曖昧さを軽減する。
- 運用的価値：定位脳手術によるガイダンスと定義された刺激パラメータにより、再現性と標準化を確保する。
- 戦略的価値：病変モデルの機能的および構造的な早期評価を可能にすることで、リスク調整後の開発推進を改善する。
- ポートフォリオへの影響：検証済みの梗塞体積と行動障害の相関を用いて、脳血管疾患候補物質のデータ駆動型の優先順位付けを支援する。
実施上の考慮事項
- 正確なプローブ配置のためには、脳定位手術、神経解剖学、および電気生理学の専門知識が必要です。
- 脳定位固定装置、電気刺激装置、およびMRI/組織学的検証ツールを含む精密機器に依存します。
- 偏りのない結果評価のためには、行動テストプロトコルのチーム間標準化および盲検化が必要です。
- 他の脳領域に適応させる場合は、オフターゲット効果を避けるために座標と刺激パラメータの再校正が必要です。
- 実用上の制限として、頭蓋骨の厚さやブレグマの特定における個体差があり、これがターゲット精度の精度に影響を及ぼす可能性があります。
