周産期マウスにおける非侵襲性心電図
2020年6月12日
ここでは、麻酔薬の使用を必要としない、早期出生後マウス用に最適化された非侵襲的心電図(ECG)プロトコルを提示する。
このユニークなプロトコルは、麻酔薬を使用せずに非侵襲的な方法で、出生直後の心電診断技術を使用して新生児マウス心血管機能の評価を可能にする。出生後初期にマウス心血管機能を評価することは、人間の臨床データと直接相関する方法で新生児心臓の理解を深める。分析用の測定装置を準備するには、デバイスをコンピューターの USB ポートに接続します。
測定装置は自動的に摂氏37度まで加熱を開始します。約15分後、ホームケージからマウスの子犬を取り出し、70%エタノールで胸郭を拭きます。プラスチックの加熱された表面に子犬を置き、動物が暗闇の中で約2〜5分間表面に順応するようにします。
マウスが順応している間、接着剤電気伝導ゲルの小さな液滴を収集し、4つの平坦化された電極表面の各上部に軽くドロップレットを押し下げ、接触後に電極構築物の中心から斜めの角度で導電ゲルを慎重に引き離します。各電極がゲルで完全に覆われている場合は、新生児マウスの子犬をプラットフォーム上に置き、子犬の頭がプラットフォームの発信USBエッジに面し、各電極が子犬の上部胸郭の一部を覆う傾向があります。電極に緩やかな圧力をかけながら、前腕を緩やかに1分間押し付けます。
導電ゲルをセットしたら、ゴム製シリコーンバンパーで左右の子犬を固定します。必要に応じて、バンパーの配置を調整してマウスを一瞬監視します。子犬が固定されている場合は、接地テール電極に残りの導電ゲルを塗布し、穏やかな圧力を使用して、子犬を放出する前にゲルをセットできるように子犬のランプに電極を置きます。
慎重にランプの上に最終的なシリコーンバンパーを置き、接地電極を所定の位置に保持し、プラットフォーム全体をファラデーケージにそっと置き、子犬が過度に動いておらず、マウスの体と頭部が安全に見えることを確認します。理想的なECGは、いくつかの異なる時間枠ですべての波を分析することを可能にする明確な顕著な信号を持つことになります。質の低い読書は識別可能なビートを持たない、明確な干渉を示し、読書全体に波や矛盾を示す。
プログラムは心拍数、RR間隔、QRSの複雑な間隔、QT間隔、およびPR間隔を含む心電図の読書の主要な側面の分析を提供する。これらのデータを用いて一連の規範値を確立し、この代表的な分析では、出生後1日に分析された子犬の平均心拍数は1分あたり357.2拍であったと判断した。出生後1日の子犬の平均RR、PR、QRS、QT間隔はそれぞれ169.1、36.3、16.9、および45.4ミリ秒であった。
重要なことに、セットアップは先天性心不全に苦しむ新生児マウスからの心電図パターンを分析するために使用することができる。装置は有効および信頼できる、また周囲の電気的干渉に敏感である。記録する前に、ラップトップ充電器やスマートデバイスなどの不要な機器を必ず取り外してください。
追加の可能な測定には、呼吸およびリードIIIが含まれ、リードIからIIまで計算されます。
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概要
本研究では、麻酔剤を使用せずに新生児期の心血管機能を評価することが可能な、生後早期のマウスに最適化した非侵襲的心電図（ECG）プロトコルを提示します。この手法により、新生児の心臓に関する理解が深まり、ヒトの臨床データとの相関性を明らかにできる可能性があります。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 心血管生理学
- 発生生物学
背景
- 新生児の心血管機能を理解することは、動物モデルをヒトの健康状態と相関させる上で極めて重要です。
- 従来の手法では麻酔薬が必要となることが多く、心機能に影響を及ぼす可能性があります。
- 新生児研究において正確な評価を行うには、非侵襲的な手法が不可欠です。
- 本プロトコルの目的は、出生直後の心機能を評価するための信頼性の高い手法を提供することです。
研究目的
- 新生仔マウスのための非侵襲的なECGプロトコルを開発すること。
- 麻酔剤を使用せずに心血管機能を評価すること。
- 新生仔の心機能とヒトの臨床データを相関させる研究を促進すること。
使用方法
- 心電図技術の活用。
- 測定装置をコンピューターに接続し、準備を行う。
- 測定装置を37°Cに加熱する。
- 正確な測定のため、マウスの幼仔を加温表面で順化させる。
主な結果
- このプロトコルにより、新生児の心血管機能を即座に評価することが可能です。
- 非侵襲的なアプローチであるため、麻酔剤を使用する必要がありません。
- 新生児の心臓生理学への理解を深めることができます。
- ヒトの臨床データと直接的に相関させる可能性があります。
結論
- この非侵襲的なECGプロトコルは、新生児の心血管機能を研究するための有用なツールとなります。
- これにより、発生生物学および臨床的相関の研究における新たな道が開かれます。
- 今後の研究では、この手法を基盤として新生児の心臓の健康状態をさらに詳しく探求することが可能です。
よくある質問
産業界における重要性
周産期マウスにおける非侵襲的な心電図検査は、麻酔による混絡要因なしに出生直後の心血管表現型解析を可能にし、先天性心疾患モデルにおけるメカニズムのリスク低減を支援します。このアプローチは、定量的な電気生理学的データを提供し、前臨床創薬パイプラインにおけるターゲットバリデーションと予測の信頼性を向上させます。本手法は、新生児の心機能評価における重要な空白を埋めるものであり、遺伝的モデルからヒトの先天性心肺病理へのトランスレーショナルな連続性を促進します。
バイオ医薬品R&Dにおける戦略的応用
初期探索およびターゲット検証
- 科学的価値： 生後1日目からの心伝導系の完全性を評価することにより、先天性心疾患モデルにおける治療仮説の検証を可能にする。
- 運用的価値： 麻酔剤を使用せずに標準化され再現性のあるECG取得を提供し、新生児心血管表現型解析におけるばらつきを低減する。
- 予測的価値： 生後1〜10日目までの標準データの収集を通じて予測の信頼性を高め、表現型の重症度層別化を支援する。
スクリーニングおよびアッセイの開発
- アッセイの準備： 化合物や遺伝子型のスクリーニングに向け、心拍数、RR間隔、PR間隔、QRS間隔、QT間隔を含む定量的従属変数を算出します。
- 再現性： 加温プラットフォームとファラデーケージを使用することで電気的干渉を最小限に抑え、繰り返し測定における信号の一貫性を確保します。
- 拡張性： 迅速なセットアップと非侵襲的な拘束により、新生仔マウスなどのハイスループットな処理に対応しています。
トランスレーショナル・前臨床研究
- 疾患との関連性：ヒトの先天性心疾患における致死的な期間を直接的にモデル化しており、周産期死亡の原因となる欠損の解析を可能にします。
- トランスレーショナルバイオマーカーの整合性：ECG間隔を機能的なリードアウトとして用いることで、新生児患者における臨床的な心肺パラメータとの相関を確認できます。
- リスク調整後の進展：致死的な遺伝子モデルにおける電気生理学的な重症度に基づいた、意思決定（go/no-go判断）を促進します。
パイプラインおよびワークフローの統合
この手法は、化合物スクリーニングに先立って遺伝的標的の機能的検証を提供することで、初期の創薬ワークフローに組み込まれ、その結果はリード化合物の同定および前臨床段階への移行判断に活用されます。
- 探索生物学：疾患モデルにおける伝導系の成熟度を定量化することで、パスウェイの解明および生物学的リスクの低減を支援します。
- スクリーニング：アッセイにそのまま利用可能な定量的なECG指標を提供し、野生型と変異型新生仔の反応を確実に比較することを可能にします。
- 分析：間隔ベースの測定（RR、PR、QRS、QT）を提供し、不整脈リスクや伝導遅延の評価を可能にします。
- トランスレーショナルリサーチ：共通の電気生理学的シグネチャーを通じて、新生仔マウスのECG表現型をヒトの先天性心疾患に結びつけます。
- エンタープライズでの再利用：複数の周産期疾患モデルおよび遺伝的背景に適用可能な、再利用可能な電気生理学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：新生児心臓表現型におけるメカニズム的な曖昧さを低減し、予測の信頼性を向上させる。
- 運用の価値：電極配置の標準化、温度制御、およびシールドプロトコルにより、再現性を高める。
- 戦略的価値：致死的な表現型の早期検出を可能にし、生存不可能なターゲットへの投資を削減することで、資本効率を改善する。
- ポートフォリオへの影響：代替戦略を必要とする重度の電気生理学的機能不全を持つモデルを特定することで、リスク調整後の優先順位付けに寄与する。
実施上の検討事項
- 新生子マウスのハンドリングおよび電気生理学的信号の解釈に関する専門知識が必要です。
- 加温記録プラットフォーム、導電性ゲル、およびノイズ低減のためのファラデーケージなどの装置に依存します。
- 信号品質を確保するため、電極ゲルの塗布方法および仔マウスのポジショニングについて、チーム間での標準化が必要です。
- 仔マウスのサイズや系統、特に成長遅延モデルにおける適応上の考慮事項が含まれます。
- 信号が周囲の電気的干渉の影響を受けやすいため、データ収集時の環境制御が不可欠です。
