Name: 脳卒中後の脳へのヒドロゲルバイオマテリアル足場の注入 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-10-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: 学ぶ脳卒中後の脳組織再生におけるヒドロゲルバイオマテリアル足場の注入法。光血栓性脳卒中モデルを用いて、材料の脳内挙動と行動改善を評価する手法を解説します。

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私たちは、国立衛生研究所と国立神経疾患・脳卒中研究所の資金提供を認めたいです(R01NS079691)。

<ol><li>National Center for Health Statistics. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Health%2C+United+States%2C+2015%3A+With+Special+Feature+on+Racial+and+Ethnic+Health+Disparities%22">Health, United States, 2015: With Special Feature on Racial and Ethnic Health Disparities</a>. , U.S. Department of Health and Human Services. Hyattsville, MD. No. 2016-123 (2016).</li>
<li>Benjamin, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heart+disease+and+stroke+statistics-2017+update%3A+a+report+from+the+American+Heart+Association%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Heart disease and stroke statistics-2017 update: a report from the American Heart Association.</a> Circulation. 135 (10), 229(2017).</li>
<li>Rosamond, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heart+Disease+and+Stroke+Statistics-2007+update%3A+a+report+from+the+American+Heart+Association+Statistics+Committee+and+Stroke+Statistics+Subcommittee%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Heart Disease and Stroke Statistics-2007 update: a report from the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee.</a> Circulation. 115 (5), 69(2017).</li>
<li>Ovbiagele, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forecasting+the+future+of+stroke+in+the+united+states%3A+A+policy+statement+from+the+American+heart+association+and+American+stroke+association%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Forecasting the future of stroke in the united states: A policy statement from the American heart association and American stroke association.</a> Stroke. 44 (8), 2361-2375 (2013).</li>
<li>Carmichael, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Themes+and+strategies+for+studying+the+biology+of+stroke+recovery+in+the+poststroke+epoch%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Themes and strategies for studying the biology of stroke recovery in the poststroke epoch.</a> Stroke. 39 (4), (2008).</li>
<li>Carmichael, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rodent+models+of+focal+stroke%3A+size%2C+mechanism%2C+and+purpose%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroRx%3A+the+journal+of+the+American+Society+for+Experimental+NeuroTherapeutics%22%5BJournal%5D)">Rodent models of focal stroke: size, mechanism, and purpose.</a> NeuroRx: the journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics. 2 (3), (2005).</li>
<li>Qin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+adaptive+role+for+BDNF+Val66Met+polymorphism+in+motor+recovery+in+chronic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">An adaptive role for BDNF Val66Met polymorphism in motor recovery in chronic stroke.</a> Journal of Neuroscience. 34 (7), 2493-2502 (2014).</li>
<li>Fluri, F., Schuhmann, M. K., Kleinshnitz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+ischemic+stroke+and+their+application+in+clinical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Design%2C+Development+and+Therapy%22%5BJournal%5D)">Animal models of ischemic stroke and their application in clinical research.</a> Drug Design, Development and Therapy. 9, 3445-3454 (2015).</li>
<li>Talley Watts, L., Zheng, W., Garling, R. J., Frohlich, V. C., Lechleiter, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rose+Bengal+Photothrombosis+by+Confocal+Optical+Imaging+In+Vivo%3A+A+Model+of+Single+Vessel+Stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Rose Bengal Photothrombosis by Confocal Optical Imaging In Vivo: A Model of Single Vessel Stroke.</a> Journal of Visualized Experiments. (100), e52794(2015).</li>
<li>Tuladhar, A., Payne, S. L., Scoichet, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harnessing+the+potential+of+biomaterials+for+brain+repair+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers%22%5BJournal%5D)">Harnessing the potential of biomaterials for brain repair after stroke.</a> Frontiers. 5, 14(2018).</li>
<li>Nih, L. R., Sideris, E., Carmicahel, S. T., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Injection+of+microporous+annealing+particle+%28MAP%29+hydrogels+in+the+stoke+cavity+reduces+gliosis+and+inflammation+and+promotes+NPC+migration+to+the+lesion%5BTitle%5D)+AND+%22Advance+Materials%22%5BJournal%5D)">Injection of microporous annealing particle (MAP) hydrogels in the stoke cavity reduces gliosis and inflammation and promotes NPC migration to the lesion.</a> Advance Materials. 29 (32), (2017).</li>
<li>Nih, L. R., Gojgini, S., Carmichael, S. T., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Duel-function+injectable+angiogenic+biomaterial+for+the+repair+of+brain+tissue+following+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Duel-function injectable angiogenic biomaterial for the repair of brain tissue following stroke.</a> Nature Materials. 17, 642-651 (2018).</li>
<li>Cook, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogel-delivered+brain-derived+neurotrophic+factor+promotes+tissue+repair+and+recovery+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Hydrogel-delivered brain-derived neurotrophic factor promotes tissue repair and recovery after stroke.</a> Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 37, 1030-1045 (2017).</li>
<li>Lam, J., Lowry, W. E., Carmichael, S. T., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delivery+of+iPS-NPCs+to+the+stroke+cavity+within+a+hyaluronic+acid+matrix+promotes+the+differentiation+of+transplanted+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Advance+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Delivery of iPS-NPCs to the stroke cavity within a hyaluronic acid matrix promotes the differentiation of transplanted cells.</a> Advance Functional Materials. 24, 7053-7062 (2015).</li>
<li>Nih, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineered+HA+hydrogel+for+stem+cell+transplantation+in+the+brain%3A+Biocompatibility+data+using+a+design+of+experiment+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Data+in+Brief%22%5BJournal%5D)">Engineered HA hydrogel for stem cell transplantation in the brain: Biocompatibility data using a design of experiment approach.</a> Data in Brief. 10, 202-209 (2016).</li>
<li>Carmichael, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+3+Rs+of+Stroke+Biology%3A+Radial%2C+Relayed%2C+and+Regenerative%5BTitle%5D)+AND+%22Neurotherapeutics%22%5BJournal%5D)">The 3 Rs of Stroke Biology: Radial, Relayed, and Regenerative.</a> Neurotherapeutics. 13, 348-359 (2016).</li>
<li>Caicco, M. J., Cooke, M. J., Wang, Y., Tuladhar, A., Morshead, C. M., Shoichet, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+hydrogel+composite+system+for+sustained+epi-cortical+delivery+of+Cyclosporin+A+to+the+brain+for+treatment+of+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Controlled+Release%22%5BJournal%5D)">A hydrogel composite system for sustained epi-cortical delivery of Cyclosporin A to the brain for treatment of stroke.</a> Journal of Controlled Release. 166 (3), 197-202 (2013).</li>
<li>Moshayedi, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+optimization+of+an+engineered+hydrogel+allows+for+selective+control+of+human+neural+stem+cell+survival+and+differentiation+after+transplantation+in+the+stroke+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Systematic optimization of an engineered hydrogel allows for selective control of human neural stem cell survival and differentiation after transplantation in the stroke brain.</a> Biomaterials. 105, 145-155 (2016).</li>
<li>Lu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemodynamic+effects+of+intraoperative+anesthetics+administration+in+photothrombotic+stroke+model%3A+a+study+using+laser+speckle+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Hemodynamic effects of intraoperative anesthetics administration in photothrombotic stroke model: a study using laser speckle imaging.</a> BMC Neuroscience. 18 (10), (2017).</li>
<li>Wiersma, A. M., Winship, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induction+of+Photothrombotic+Stroke+in+the+Sensorimotor+Cortex+of+Rats+and+Preparation+of+Tissue+for+Analysis+of+Stroke+Volume+and+Topographical+Cortical+Localization+of+Ischemic+Infarct%5BTitle%5D)+AND+%22Bio-protocol%22%5BJournal%5D)">Induction of Photothrombotic Stroke in the Sensorimotor Cortex of Rats and Preparation of Tissue for Analysis of Stroke Volume and Topographical Cortical Localization of Ischemic Infarct.</a> Bio-protocol. 8 (10), (2018).</li>
<li>Liang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Region-specific+and+activity-dependent+regulation+of+SVZ+neurogenesis+and+recovery+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Region-specific and activity-dependent regulation of SVZ neurogenesis and recovery after stroke.</a> PNAS. 116 (27), 13621-13630 (2019).</li>
<li>Payne, S. L., Anandakumaran, P. N., Varga, B. V., Morshead, C. M., Nagy, A., Shoichet, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+maturation+of+human+iPSC-derived+neuroepithelial+cells+influences+transplant+survival+in+the+stroke-injured+rat+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Engineering+Part+A%22%5BJournal%5D)">In vitro maturation of human iPSC-derived neuroepithelial cells influences transplant survival in the stroke-injured rat brain.</a> Tissue Engineering Part A. 24, 351-360 (2018).</li>
<li>Lee, I. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delayed+epidural+transplantation+of+human+induced+pluripotent+stem+cell-derived+neural+progenitors+enhances+functional+recovery+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Reports%22%5BJournal%5D)">Delayed epidural transplantation of human induced pluripotent stem cell-derived neural progenitors enhances functional recovery after stroke.</a> Science Reports. 7, 1943(2017).</li>
<li>Somaa, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peptide-based+scaffolds+support+human+cortical+progenitor+graft+integration+to+reduce+atrophy+and+promote+functional+repair+in+a+model+of+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Peptide-based scaffolds support human cortical progenitor graft integration to reduce atrophy and promote functional repair in a model of stroke.</a> Cell Reports. 20, 1964-1977 (2017).</li>
<li>Griffin, D. R., Weaver, W. M., Scumpia, P., Di Carlo, D., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accelerated+wound+healing+by+injectable+microporous+gel+scaffolds+assembled+from+annealed+building+blocks%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Accelerated wound healing by injectable microporous gel scaffolds assembled from annealed building blocks.</a> Nature Materials. 14 (7), 737-744 (2016).</li>
<li>Sideris, E. Y., Aaron, C. J., Carmichael, S. T., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyaluronic+acid+particle+hydrogels+decrease+cerebral+atrophy+and+promote+pro-reparative+astrocyte%2Faxonal+infiltration+in+the+core+after+ischemic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Hyaluronic acid particle hydrogels decrease cerebral atrophy and promote pro-reparative astrocyte/axonal infiltration in the core after ischemic stroke.</a> bioRxiv. , (2019).</li>
<li>Yu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combinated+Transplantation+of+Neural+Stem+Cells+and+Collagen+Type+I+Promote+Functional+Recovery+After+Cerebral+Ischemia+in+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22The+Anatomical+Record%22%5BJournal%5D)">Combinated Transplantation of Neural Stem Cells and Collagen Type I Promote Functional Recovery After Cerebral Ischemia in Rats.</a> The Anatomical Record. 293 (5), 911-917 (2010).</li>
<li>Jin, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transplantation+of+Human+Neural+Precursor+Cells+in+Matrigel+Scaffolding+Improves+Outcome+from+Focal+Cerebral+Ischemia+after+Delayed+Postischemic+Treatment+in+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Transplantation of Human Neural Precursor Cells in Matrigel Scaffolding Improves Outcome from Focal Cerebral Ischemia after Delayed Postischemic Treatment in Rats.</a> Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 30 (3), 534-544 (2009).</li>
<li>Gelderblom, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+and+spatial+dynamics+of+cerebral+immune+cell+accumulation+in+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Temporal and spatial dynamics of cerebral immune cell accumulation in stroke.</a> Stroke. 40 (5), 1849-1857 (2009).</li>
<li>Wei, L., Erinjeri, J. P., Rovainen, C. M., Woolsey, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collateral+growth+and+angiogenesis+around+cortical+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Collateral growth and angiogenesis around cortical stroke.</a> Stroke. 32 (9), 2179-2184 (2001).</li>
<li>Zhang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activated+Neural+Stem+Cells+Contribute+to+Stroke-Induced+Neurogenesis+and+Neuroblast+Migration+toward+the+Infarct+Boundary+in+Adult+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Activated Neural Stem Cells Contribute to Stroke-Induced Neurogenesis and Neuroblast Migration toward the Infarct Boundary in Adult Rats.</a> Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 24 (4), 441-448 (2004).</li>
</ol>

著者らは、TSがMAPヒドロゲルの商品化を目指すテンポセラピューティクスの創設者であると宣言している。

ここでは、簡単に再現可能で、低侵襲、永久的な脳卒中モデルを示し、脳卒中の5日後に梗塞に生体材料を注入する方法を説明します。フォトトロンボティック色素ローズベンガルとステレオタックシックデバイスに接続された520 nmコリメートレーザーの使用は、私たちに強化された精度でマウスの運動皮質にストロークを配置する能力を与えます。脳卒中の5日後、梗塞の位置は、照射の中心に目で見える、ブレグマに2.0mmの平凡な側面である。ヒドロゲルは、次いで、シリンジポンプを使用してストロークコアに正確に注入されます。このモデルの手術中および脳卒中後の死亡率は事実上存在せず、麻酔学的合併症のために手術後に死亡するマウスはほんの一握りである。生体材料用途にPTストロークを使用する利点にもかかわらず、対処すべきいくつかの生物学的限界と技術的な困難があります。
生物学的限界の面では、PTは脳再灌流の選択肢を提供するストロークモデルではなく、人間の脳卒中や血管内血栓検索/リシスに応答して自発的に起こり得るプロセスである。さらに、主要な脳血管を閉塞させることによってほとんどの人間の脳卒中の病因を模倣するMCAoモデル...

脳卒中は障害の主な原因であり、米国における死因の第5位である。全脳卒中の約87%が虚血性であり、残りの13%の大部分は出血性2である。虚血性脳卒中は、周囲の組織への動脈の血流の閉塞として定義される。この閉塞は、酸素欠乏とその後の壊死をもたらし、しばしば生き残った患者の永久的な障害につながる。脳卒中3の死亡率は減少しているが、その罹患率は2030年4年までに340万人に増加すると予想されている。この障害を持つ生存者の増加とそれに伴う経済的負担は、神経修復のメカニズムに焦点を当てた脳卒中研究の推進につながっています。脳卒中の後には、壊死領域の拡大を妨げる瘢痕の形成につながる炎症期がある。壊死性コアを取り巻く領域は「梗塞周囲」と呼ばれ、血管新生の増加、神経新生、および軸索発芽を含むこの領域の可塑性が、動物モデルおよびヒト5での観察された回復に直接関連しているという強い証拠がある。脳卒中後の複雑な相互作用を適切に再現できるインビトロモデルがないため、脳卒中の研究には動物モデルが不可欠です。
虚血性脳卒中を作り出すために使用することができるいくつかのin vivoモデルがある。マウスで使用される最も一般的なモデルの1つは、中大脳動脈閉塞(MCAo)が遠位または近位(動脈内フィラメントを介して)閉塞を介してである。近位モデルはフィラメントMCAo(fMCAo)としても知られており、通常、大脳半球の5%から50%を包含する大きな虚血性脳卒中をもたらし、因子数6に依存する。これらのモデルでは、縫合またはフィラメントが中大脳動脈(MCA)の基部に頸動脈の内部から進み、一定期間所定の位置に保たれる。この閉塞の方法は、一時的または永久的に作ることができるが、線条体を中心とする梗塞を生じ、皮質6を覆うことを伴う場合も、関与しないかもしれない。得られたストロークサイズは非常に可変であり、レーザードップラーなどのイメージング技術は、各マウスにおける手順の有効性を確認するために必要とされる。30分以上続く動脈内または発光フィラメント閉塞は、サイズ範囲の大きな端部でストロークを生成します。一部の研究者は、実質的な実験的焦点と実験室検証7を必要とするフィラメント閉塞時間の短縮に焦点を当てています。マウスのフィラメント MCAo モデルは、同様の段階の細胞死、虚血性進行、およびヒト脳卒中症例に見られる梗塞部の形成に従います。しかし、大きな脳卒中は悪性脳梗塞の疾患状態によく似ており、これはあまり一般的ではなく、治療が少ない人間の脳卒中6である。一方、遠位MCA閉塞は、より関与する手術とクラニエクトミーを必要とする。このモデルでは、脳の表面に沿って走るMCAの遠位部分は、縫合結または焼灼で直接閉塞される。この技術のいくつかのバリエーションでは、頸動脈は一方的または一時的に二国間閉塞である。遠位MCAoの利点は、フィラメントモデルよりもサイズが小さい皮質ベースのストロークを生成することです。しかし、遠位モデルは、外的頸動脈(ECA)の斜離による悪い行動出力を生じるが、これはfMCAo6にも懸念される。
侵襲性が低いという別のストロークモデルは、フォトトロンボティック(PT)モデルです。PTモデルは虚血の明確な位置をもたらし、高い生存率8と関連している。この技術は、光またはレーザー9で所望の組織を照射するだけで血管内光酸化を可能にする腹腔内に注入された感光性色素に依存する。興奮すると、内皮損傷を引き起こす酸素ラジカルが形成され、照射領域8,9における血小板凝集および血栓形成を活性化する。ストロークの大きさや位置を厳しく制御し、PTモデルの再現性が高いため、生体材料の研究に最適です。レーザーと立体的な座標を使用して精度を実現できますが、このモデルを少数の研究にはあまり理想的にしないかもしれないいくつかの欠点があります。fMCAo モデルとは異なり、PT ストローク モデルは再設定できません。したがって、再灌流後の損傷に特異的な神経保護剤や再灌流後の機構を調査するための材料は、ここでは有用ではないであろう8.さらに、PTモデルの微小血管侮辱のために、比較的小さい虚血性陰茎が見られる。その代わりに、局所的な血管形成性浮腫が生じ、これはヒトの脳卒中に対して特徴を有せず、梗塞周辺領域6,8に焦点を当てた前臨床試験ではこのモデルは望ましくない。
脳卒中の生体材料戦略の全体的な目標は、生理活性剤を提供するか、脳組織の成長のための代理細胞外マトリックスとして機能することです。我々の方法を用いて探求する1つの戦略は、多くの現在の細胞療法が10に送達される梗塞周辺組織とは対照的に、ヒドロゲルをストロークコアに直接送達することである。このアプローチの根拠は、コアに見られる壊死組織への送達が周囲の健康または回復組織を破壊することを避けることである。我々は、生体材料内に含まれる任意の活性剤の拡散がコアから梗塞の下に到達することができると仮定し、特にヒドロゲル生体材料の送達は、グリア瘢痕11の厚さを減少させることを発見した。これは、梗塞後の神経可塑性を示すことが示されているので、これは重要であり、魅力的な標的となっています。さらに、ストロークコアへの代理マトリックスの送達には、血管新生12 または神経原性13 因子を装填して、新しい組織の形成を誘導し、また送達用細胞14を装うことができる。細胞送達は、送達中に存在する過酷な注入力や局所環境から細胞を保護し、また分化及び生着を促進するのでマトリックスを用いて大きく増強される。
これらの注射可能な治療用バイオマテリアルは、脳卒中後の神経回復を刺激する医療療法がないため、脳卒中の適用に臨床的関連性を有する。回復に関与する基礎となる神経回路は、脳卒中コア16に隣接する脳組織にあり、脳卒中コア自体には実行可能な神経組織が欠けている。壊死性脳卒中コアに生体材料を送達することは、成長因子13のデポ放出、成長中の組織の刺激、脳組織の回復の促進を含む多くのメカニズムを通じて、回生プロセスに向けて隣接組織を刺激する可能性があると予想する。 18.しかし、これらの応用の可能性を効果的に研究するためには、脳卒中を誘導し、生体材料を注入するための一貫した、再現性のある方法が必要である。PT ストローク モデルでは、ストロークの向きと位置を正確に制御できる手法を使用します。ステレオタキシックデバイスに取り付けられたレーザーは、向きを導き、立体装置に取り付けられたポンプは、画像化の追加の形態を必要とせずに材料の射出速度を制御する。そこで、マウスの運動皮質でPTストロークを行う方法や、生体材料をストロークコアに注入する方法を説明することを選択しました。ここでは、細胞や成長因子を加えずに注入するための生体材料として、微孔性アニール粒子(MAP)ヒドロゲルを使用します。また、生体材料をそのまま脳に取り出す方法を説明し、生体材料の注入の有無にかかわらず脳卒中の結果を分析するための免疫化学アッセイについて議論する。

<table><tbody><tr><td>10% ノーマル ヤギ血清</td><td>VWR</td><td>100504-028</td><td>ブロッキングバッファー</td></tr><tr><td>用 2 層アルコールプレパッド、滅菌、中</td><td>Medline</td><td>MDS090735</td><td></td></tr><tr><td>25uL ハミルトン シリンジ 702RN、針なし</td><td>フィッシュサー サイエンティフィ</td>ック <td>14824663</td><td>シリンジ 生体材料を注入するために使用されます</td></tr><tr><td>25uL 容積式ピペット</td><td>ギルソン</td><td>M-25</td><td></td></tr><tr><td>2x ビーム エキスパンダー、400-650nm</td><td>Thorlabs</td><td>GBE02-A</td><td>レーザービームエキスパンダー</td></tr><tr><td>調整可能なステージプラットフォーム</td><td>Kopf Instruments</td><td>901</td><td></td></tr><tr><td>抗グルコーストランスポーター GLUT1 抗体、ウサギ</td><td>Abcam</td><td>ab113435</td><td></td></tr><tr><td>抗 Iba1 抗体、ヤギ</td><td></td><td>abcam ab5076</td><td></td></tr><tr><td>BD Vacutainer Safety-Lok 採血セット。 25G、12 インチ</td><td>メドサプライ</td><td>367294</td><td>灌流</td></tr><tr><td>BKF12- マットブラックアルミホイル</td><td>Thorlabs</td><td>BKF12</td><td>レーザーを使用するときに反射するものをすべてカバーします。</td></tr><tr><td>骨の虹彩の小型はさみ - 3-1/2 "</td><td>Sklarの外科器具</td><td>64-2035</td><td></td></tr><tr><td>C57BL/6 マウス</td><td>ジャクソンの実験室</td><td>の000664</td><td>8-12週齢</td></tr><tr><td>おりのアセンブリ ロブ</td><td>Thorlabs</td><td>ER3-P4</td><td>3 " 3 "、直径6mm、4パック - sterotaxにレーザーを取付けるため</td></tr><tr><td>炭素鋼のバリ -0.5mm 直径</td><td>のファインサイエンスツール</td><td>19007-05</td><td>バリの穴を作成するための</td></tr><tr><td>クロム(III)カリウム硫酸塩十二水和物</td><td>VWR</td><td>EM1.01036.0250</td><td></td></tr>ピ<tr><td>ッグテールレーザー用コンパクトコントローラーThorlabs</td><td></td><td>CLD1010LP</td><td></td></tr><tr><td>綿棒</td><td>VWR</td><td>89031-288</td><td></td></tr><tr><td>CP 25ピペットチップ</td><td>ギルソン</td><td>F148012</td><td></td></tr><tr><td>ロバ反ヤギIgG H&L (488)</td><td>abcam</td><td>ab150129</td><td></td></tr><tr><td>ロバ 抗ウサギ IgG H&L (647)</td><td>abcam</td><td>ab150075</td><td></td></tr><tr><td>ロバ対ネズミIgG H&L (555)</td><td>abcam</td><td>ab150154</td><td></td></tr><tr><td>EMS DPX Mountant</td><td>Elecron Microscopy Sciences</td><td>13512</td><td>スライド用マウンティングソリューション</td></tr><tr><td>EMS ゼラチン粉末 Type A 300 Bloom</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>16564</td><td>ゼラチンコーティングスライド用</td></tr><tr><td>EMS パラホルムアルデヒド、粒状</td><td>VWR</td><td>100504-162</td><td>45 PFA</td></tr><tr><td>ESD Worstationキット</td><td>Elmstat</td><td>WSKK5324SB</td><td>レーザー</td></tr><tr><td>ファイバー ベンチ ウォール プレート、ねじ山のない</td><td>Thorlabs</td><td>HCA3</td><td>をセットアップする必要があります レーザーを Kopf シャフトに接続する必要があります</td></tr><tr><td>FiberPort</td><td>Thorlabs</td><td>PAF-X-5-A</td><td>FC/APC&APC, f=4.6mm, 350-700nm, φ0.75mm</td></tr><tr><td>ファインハサミ - ストレート/シャープブラント/10cm</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>14028-10</td><td></td></tr><tr><td>GFAP抗体, ラット</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック</td><td>13-0300</td><td></td></tr><tr><td>ヒーティングプレート</td><td>Kopf Instruments</td><td>HP-4M</td><td></td></tr><tr><td>ImmEdge 疎水性バリアペン</td><td>ベクターラボラトリ</td>ーズ <td>H-4000</td><td>スライドの染色用</td></tr><tr><td>IMPAC 6 統合マルチ患者麻酔センター</td><td>VetEquip</td><td>901808</td><td></td></tr><tr><td>ヨウ素準備パッド</td><td>Medx Supple</td><td>MED MDS093917H</td><td></td></tr><tr><td>Jewlers 鉗子 #5</td><td>GFS 化学薬品</td><td>46085</td><td></td></tr><tr><td>レーザー安全メガネ</td><td>Thorlabs</td><td>LG10B</td><td>琥珀色レンズ、35% 可視光 (グーグルバージョンも利用可能)</td></tr> <tr><td>M27-1084 強力な LED デュアル グースネック</td><td>ユナイテッド スコープ</td><td>LED-11C</td><td></td></tr><tr><td>医療 USP グレード 酸素</td><td>エアガス</td><td>OX USP250</td><td></td></tr><tr><td>Miltex Adson ドレッシング鉗子、解剖グレード</td><td>Intefra Miltex</td><td>V96-118</td><td></td></tr><tr><td>ミニコード/コードレス小動物トリマー</td><td>ハーバード大学アパラタス</td><td>72-6110</td><td></td></tr><tr><td>ミニポンプ 可変流量</td><td>トーマス・サイエンティフィック</td><td>70730-064</td><td>灌流用ポンプ</td></tr><tr><td>マウスの脳マトリックス、コロナルスライス、1mm</td><td>ケントサイエンティフィック</td><td>RBMA-200c</td><td>TTCスライス用</td></tr><tr><td>マウスガス麻酔ヘッドホルダー</td><td>Kopf Instruments</td><td>923-B</td><td></td></tr><tr><td>Nanojetコントロールボックス</td><td>Chemyx</td><td>10050</td><td></td></tr><tr><td>ナノジェットポンプヘッダー</td><td>Chemxy</td><td>10051</td><td>生体材料を注入するための固定装置に取り付ける</td></tr><tr><td>ニードルRN 30G PT STY 3、0.5インチ</td><td>フィッシュサーサイエンティフィック</td><td></td><td></td>NC9459562</tr><tr><td>ノンラプチャーイヤーバー60&ordm;</td><td>Kopf Instruments</td><td>922</td><td></td></tr><tr><td>PBS緩衝液 pH 7.4</td><td>VWR</td><td>97062 338</td><td></td></tr><tr><td>ピグタルレーザー 520 nm、100mW、5G ピン</td><td>Thorlabs</td><td>LP520-MF100</td><td></td></tr><tr><td>正電荷ガラススライド</td><td>Hareta</td><td>AHS90-WH</td><td></td></tr><tr><td>パワーエンゲージメーター</td><td>Thorlabs</td><td>PM100D</td><td>mWレーザー出力の測定に使用</td></tr><tr><td>Puralube Vet 軟膏</td><td>フォスター博士スミス</td><td>9N-76855</td><td></td></tr>直<tr><td>腸プローブマウス</td><td>kopfインスツルメンツ</td><td>Ret-3-ISO</td><td></td></tr><tr><td>ローズベンガル染料95%</td><td>シグマアルドリッチ</td><td>330000-5G</td><td></td></tr><tr><td>シャフト修正8-32ネジ穴1/2"深さ</td><td>Kopfインスツルメンツ</td><td>1770-02</td>レーザー<td>をステロタキシックデバイスに接続するため</td></tr><tr><td>スリムフォトダイオードパワーセンサーThorlabsS130VC</td><td></td><td></td><td>パワーエネルギーで使用メーター</td></tr><tr><td>SM1-Threaed 30 mm ケージプレート 0.35インチ 厚さ 2 保持</td><td>Thorlabs</td><td>CP02</td><td>レーザーエキスパンダー</td></tr><tr><td>Sol-M U-100 インスリンシリンジ 1/2 ユニットマーキング付き 0.5 mL</td><td>VWR</td><td>10002-726</td><td>ローズベンガルを注入するには</td></tr><tr><td>StainTray スライド染色システム</td><td>Simport Scientific</td><td>M920-2</td><td>スライド染色</td></tr><tr><td>用 ステロタキシックデバイス</td><td>Kopf Instruments</td><td>940</td><td>小動物固定装置学生</td></tr><tr><td>アドソン鉗子 -1x2 歯</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>91127-12</td><td></td></tr><tr><td>学生用ファイン鉗子 - ストレート/ブロードシャンクス</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>91113-10</td><td></td></tr><tr><td>温度調節器</td><td>Kopf 機器</td><td>TCAT-2LV</td><td></td></tr><tr><td>ティッシュテック OCT コンパウンド</td><td>VWR</td><td>25608-930</td><td></td></tr><tr><td>トリトン X-100</td><td>VWR</td><td>97063-864</td><td></td></tr><tr><td>上部ブラケット クランプ</td><td>Kopf Instruments</td><td>1770-c</td><td>レーザーをステロタキシック デバイス</td></tr><tr><td>Vetbond 組織接着 3mL</td><td>サンタ クルス バイオテクノロジー</td><td>sc-361931</td><td></td></tr><tr><td>ヴォーグ プロフェッショナル マイ ネイリスト</td><td>バージン ソース</td><td>6400</td><td>バリ用</td></tr><tr><td>VWR ビーズ滅菌器</td><td>VWR</td><td>75999-328</td><td></td></tr><tr><td>ティッシュ テック OCTcompound</td><td>Sakura</td><td>4583</td><td>組織包埋用</td></tr></tbody></table>

脳卒中後の脳へのヒドロゲルバイオマテリアル足場の注入

Injection of Hydrogel Biomaterial Scaffolds to The Brain After Stroke

脳卒中は障害の主な原因であり、米国における死亡原因の第5位である。脳卒中の約87%は虚血性脳卒中であり、脳に血液を供給する血管の突然の閉塞と定義されています。閉塞の数分以内に、細胞は死に始め、回復不可能な組織損傷をもたらす。現在の治療は、再灌流を可能にし、より深刻な脳損傷を防ぐために血栓除去またはリシスに焦点を当てています。一過性の脳可塑性は、時間の経過とともに損傷した組織の一部を救う可能性がありますが、患者のかなりの部分は決して解決しない神経学的欠陥を残しています。脳卒中によって引き起こされる神経学的欠陥を治療するための治療オプションの欠如があり、この増加する患者集団を治療するための新しい戦略を開発する必要性を強調している。注射可能な生体材料は現在、脳の可塑性を高め、活性薬剤または幹細胞の送達を通じて内因性修復を改善するように設計されている。これらのアプローチをテストする1つの方法は、げっ歯類のストロークモデルを利用し、生体材料をストロークコアに注入し、修復を評価することです。脳卒中後の正確な治療にはストロークコアの正確な位置を知ることが不可欠であり、したがって、射出前のイメージングの必要性を避けるために、予測可能なストローク位置をもたらすストロークモデルが好ましい。次のプロトコルは、フォトトロンボミックストロークを誘導する方法、制御された正確な方法でヒドロゲルを注入する方法、および生体材料をそのまま維持しながら脳を抽出し、凍結する方法をカバーします。また、これらと同じヒドロゲル材料を幹細胞の共送にどう使うことができるかを強調します。このプロトコルは、ストロークコアに他の注射可能な生体材料を使用するように一般化することができる。

この方法の目的は、脳卒中後に生体物質を脳に注入する方法を実証することであった。ローズベンガルと520 nmレーザーを有するフォトトロンボティックモデルは、サイズと位置の両方で脳卒中病変の制御された向きに使用されました。脳卒中の5日後に梗塞を手術中に可視化することができた(図1B)、TTCおよび画像IHC染色スライド(図2)。2倍レンズでレーザー径が増加すると、2.5mm以上のストローク病変が、レーザーのみで1mmのセクションに対して視覚的に増加する(図2)。PTモデルによる手術中の死亡率は、低侵襲処置のために1%未満でめったに起こらなかった。手術後の死亡も低く、マウスの5%未満で見られた。
ヒアルロン酸系ヒドロゲル微粒子(HMP)を、脳卒中の5日後に注入した(図3)。このHMPは、脳卒中病変に注入した後にアニールし、脳卒中コアへの細胞移動を可能に...

脳卒中は、最小限の治療オプションと失われた脳組織を再生するための現在の臨床療法のない世界的な問題です。ここでは、げっ歯類の運動皮質における正確な光血栓性脳卒中を作成し、その後のヒドロゲル生体材料の注入を行い、脳卒中後の組織再生に及ぼす影響を研究する方法を説明する。

Stroke is the leading cause of disability and the fifth-leading cause of death in the United States. Approximately 87% of all strokes are ischemic strokes ...

げっ歯類の虚血性脳卒中モデルにヒドロゲル足場を再現可能に注入することで、材料やその他の送達治療薬が脳の修復、再生、行動改善にどのように影響するかを研究することができます。光血栓性脳卒中モデルを使用して脳の物質的相互作用を研究する主な利点は、再現性のある位置とサイズです。これにより、イメージングなしでストロークコアに材料を注入できます。光血栓性脳卒中モデルは、ヒトの脳卒中の影響を一般的に受ける脳の領域である運動皮質における虚血性脳卒中の関連モデルとして設計されています。そして、手足の運動制御である脳卒中に関連する行動の読み出しを提供すること。バイオポリマーハイドロゲルのような候補治療薬を評価するため。麻酔をかけたマウスでつま先をつまむことに対する反応の欠如を確認します。次に、マウスの重量を量って注入するローズベンガル染料の量を決定し、レーザーを備えた定位固定装置に固定します。手術部位を剃って消毒した後、鉗子を使用して耳と目の間に皮膚をテントで固定し、隆起した皮膚にブレードを挿入して、皮膚に正中線を横方向に1〜2センチ切り開きます。皮膚を分離し、鉗子を頭頂骨に軽く押し付けて、ブレグマを見つけます。サージカルマーカーを使用して、ブレグマにドットでラベルを付けます。また、レーザー安全ゴーグルを着用し、レーザーをマウスの頭蓋骨の上に移動させ、脳定位固定装置を90度の角度で固定します。10ミリワットのプリセットを選択し、レーザーをオンにします。レーザーがブレグマの真上に来るまで、X軸とY軸に調整します。デジタルディスプレイコンソールのXとYをリセットし、レーザーをブレグマの1.8ミリメートル左に移動します。レーザーが頭蓋骨に触れないように、レーザーをできるだけ頭蓋骨に近づけます。レーザーが所定の位置にあるときは、レーザーをオフにし、使い捨ての29ゲージ針を使用して、適切な量のローズベンガル染料を腹腔内に注入します。すぐにタイマーを開始して、染料が7分間全身循環できるようにします。染料が循環している間に、レーザーをオンにせずに40ミリワットのプリセットを選択します。タイマーが切れたら、レーザーをオンにしてタイマーを13分に設定します。タイマーが再び鳴ったら、レーザーを10ミリワットに戻します。この場所にサージカルマーカーで印を付け、レーザーをオフにします。レーザーを持ち上げて90度の角度からロックを解除し、マウスから離すことができます。必要に応じて綿を使用して滅菌生理食塩水を手術部位に塗布し、頭蓋骨の表面に垂直に小さなバーストでマークにドリルで穴を開けます。マウスの横に小さなワイプを置き、鉗子を使用して皮膚を互いに近づけて上に引っ張ります。ワイプの先端にある外科用接着剤の大きな滴を軽くたたき、必死に外科用接着剤を皮膚に塗ります。鉗子で皮膚を10秒間一緒に保持し、その後、皮

injection-of-hydrogel-biomaterial-scaffolds-to-the-brain-after-stroke

Research

JoVE Journal

Biology

生物学

出典: Wilson, KL, et al.脳卒中後の脳へのヒドロゲル生体材料足場の注入 J. Vis.

脳卒中後マウスモデルへのヒドロゲルの定位注射

増殖因子を含むフィブリンマトリクスは、完全な脊髄切断の部位に移植された神経幹細胞を維持するために使用した。移植された細胞が完全に病変空洞を満たし、長距離のホスト脊髄に軸索を延長したニューロンを含む複数の神経細胞型に分化した。...

重度の脊髄損傷後のフィブリンおよび成長因子カクテル神経幹細胞の生存と分化の促進

このプロトコルは、心筋梗塞の幹細胞治療のための細胞生着不良の制限を、ハイドロゲルシステムとフィブリンベースの接着剤の使用を通じて緩和することを目的としています。このアプローチにより、梗塞後の細胞間接触を維持でき、損傷部位における有益な薬剤の治療可能性が高まります。...

ヒドロゲルは、構築し、マウス心筋梗塞モデルにおける治療薬を送達するためのフィブリンベースの接着剤のアプローチ。

病的な条件下での脳の再編成を研究するために、血液脳関門を迂回して脳に直接タンパク質を送達するためのミニ浸透ポンプを使用しました。次に、トラクトトレーサーを注入して、タンパク質の影響下での脳の接続性の変化を研究します。...

ミニ浸透圧の移植は、病態生理学的状態で脳の再編成を検討するためにポンプ冊子トレーサーの配達

縦一直線に並べられたアストロ...

三次元組織配置に発達メカニズムを要約し、神経系の再生を容易にするアストロ サイト ネットワーク

ここで、ラットの 3 D の文化のためのプロトコル脳由来グリア細胞、アストロ サイト、ミクログリア、オリゴデンドロ サイトなどを紹介します。一次電池文化、ならびにヒアルロン酸 (浜) ハイドロゲル合成、HAMAphoto...

プライマリのグリア細胞の in Vitro Neuroinflammation のモデリングのための三次元ハイドロゲル文化を改善

このプロトコルを記述するように導電性高分子足場の in...

導電性足場を調節して幹細胞を提供するには

幹細胞ベースの治療は、心筋梗塞後に負傷した心臓組織を修復するための効率的な戦略として浮上している。酵素的に架橋できるゼラチンハイドロゲルを用いた幹細胞移植に最適なインビボアプリケーションを提供します。...

マウスモデルにおける心筋梗塞後のMSC負荷注入性ヒドロゲルの筋内移植

この原稿では、末梢組織工学で使用するためのグラフェンを含むバイオハイブリッドヒドロゲルバイオインクの調製を示します。この3Dバイオハイブリッド材料を用いて、幹細胞の神経分化プロトコールを行う。これは、同様の生体材料を診療所に持ち込む上で重要なステップになる可能性があります。...

末梢神経工学のためのグラフェンベースの3Dバイオハイブリッドヒドロゲルバイオインクの調製と特性評価

本プロトコルは、注射可能な生体応答性ヒドロゲルの治療効果をin...

治療用ヒドロゲル調査のための膠芽腫再発切除後モデル

この研究では、脊髄損傷修復のための脂肪由来幹細胞の再生促進挙動を調査し、活用するために利用できる神経模倣複合ハイドロゲルが開発され、特徴付けられました。...

幹細胞送達を用いた脊髄損傷の併用療法の開発

学ぶ脳卒中後の脳組織再生におけるヒドロゲルバイオマテリアル足場の注入法。光血栓性脳卒中モデルを用いて、材料の脳内挙動と行動改善を評価する手法を解説します。

脳卒中後の脳へのヒドロゲルバイオマテリアル足場の注入

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