Name: げっ歯類モデルにおける経口強制経口投与の代替方法としてのマイクロピペットガイド下薬物投与の使用 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-26T13:40:00.000+00:00
Duration: 2 min 44 s
Description: 学ぶマイクロピペットガイド下薬物投与法（MDA）をマウスモデルで使用した、経口強制投与に代わる低侵襲な薬物投与方法。動物のストレス軽減と実験バイアス最小化を実現し、前立腺がん研究など日々の薬物投与に有効です。

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<meta charset="utf8"></head><body>マイクロピペットガイド下薬物投与による研究動物のストレス軽減

<ol><li>Vandenberg, L. N., Welshons, W. V., Vom Saal, F. S., Toutain, P. -L., Myers, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Should+oral+gavage+be+abandoned+in+toxicity+testing+of+endocrine+disruptors%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Health%22%5BJournal%5D)">Should oral gavage be abandoned in toxicity testing of endocrine disruptors.</a> Environ Health. 13 (1), 46(2014).</li>
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<li>Neto, T., Faustino-Rocha, A. I., Gilda Costa, R. M., Medeiros, R., Oliveira, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+quick+and+low-intensity+method+for+oral+administration+to+large+numbers+of+mice%3A+A+possible+alternative+to+oral+gavage%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Anim%22%5BJournal%5D)">A quick and low-intensity method for oral administration to large numbers of mice: A possible alternative to oral gavage.</a> Lab Anim. 56 (2), 185-190 (2022).</li>
<li>Küster, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voluntary+ingestion+of+antiparasitic+drugs+emulsified+in+honey+represents+an+alternative+to+gavage+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Assoc+Lab+Anim+Sci%22%5BJournal%5D)">Voluntary ingestion of antiparasitic drugs emulsified in honey represents an alternative to gavage in mice.</a> J Am Assoc Lab Anim Sci. 51 (2), 219-223 (2012).</li>
<li>Gonzales, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alternative+method+of+oral+administration+by+peanut+butter+pellet+formulation+results+in+target+engagement+of+BACE1+and+attenuation+of+gavage-induced+stress+responses+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacol+Biochem+Behav%22%5BJournal%5D)">Alternative method of oral administration by peanut butter pellet formulation results in target engagement of BACE1 and attenuation of gavage-induced stress responses in mice.</a> Pharmacol Biochem Behav. 126, 28-35 (2014).</li>
<li>Teixeira-Santos, L., Albino-Teixeira, A., Pinho, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+alternative+method+for+oral+drug+administration+by+voluntary+intake+in+male+and+female+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Anim%22%5BJournal%5D)">An alternative method for oral drug administration by voluntary intake in male and female mice.</a> Lab Anim. 55 (1), 76-80 (2021).</li>
<li>Schalbetter, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oral+application+of+clozapine-N-oxide+using+the+micropipette-guided+drug+administration+%28MDA%29+method+in+mouse+DREADD+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Anim+%28NY%29%22%5BJournal%5D)">Oral application of clozapine-N-oxide using the micropipette-guided drug administration (MDA) method in mouse DREADD systems.</a> Lab Anim (NY). 50 (3), 69-75 (2021).</li>
<li>Vanhecke, D., Bugada, V., Buch, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Refined+tamoxifen+administration+in+mice+by+encouraging+voluntary+consumption+of+palatable+formulations%29%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Refined tamoxifen administration in mice by encouraging voluntary consumption of palatable formulations).</a> bioRxiv. , (2023).</li>
<li>Heraudeau, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micropipette-guided+drug+administration+%28MDA%29+as+a+non-invasive+chronic+oral+administration+method+in+male+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Micropipette-guided drug administration (MDA) as a non-invasive chronic oral administration method in male rats.</a> J Neurosci Methods. 398, 109951(2023).</li>
<li>Sfanos, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compositional+differences+in+gastrointestinal+microbiota+in+prostate+cancer+patients+treated+with+androgen+axis-targeted+therapies%5BTitle%5D)+AND+%22Prostate+Cancer+Prostatic+Dis%22%5BJournal%5D)">Compositional differences in gastrointestinal microbiota in prostate cancer patients treated with androgen axis-targeted therapies.</a> Prostate Cancer Prostatic Dis. 21 (4), 539-548 (2018).</li>
<li>Shrestha, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Profiling+the+urinary+microbiome+in+men+with+positive+versus+negative+biopsies+for+prostate+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22J+Urol%22%5BJournal%5D)">Profiling the urinary microbiome in men with positive versus negative biopsies for prostate cancer.</a> J Urol. 199 (1), 161-171 (2018).</li>
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<li>Jones, C. B., Peiffer, L. B., Davis, C. M., Sfanos, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Examining+the+effects+of+4He+exposure+on+the+gut-brain+axis%5BTitle%5D)+AND+%22Radiat+Res%22%5BJournal%5D)">Examining the effects of 4He exposure on the gut-brain axis.</a> Radiat Res. 197 (3), 242-252 (2022).</li>
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<li>Miguelena Chamorro, B., Swaminathan, G., Mundt, E., Paul, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+more+translatable+research%3A+Exploring+alternatives+to+gavage+as+the+oral+administration+route+of+vaccines+in+rodents+for+improved+animal+welfare+and+human+relevance%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Anim+%28NY%29%22%5BJournal%5D)">Towards more translatable research: Exploring alternatives to gavage as the oral administration route of vaccines in rodents for improved animal welfare and human relevance.</a> Lab Anim (NY). 52 (9), 195-197 (2023).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>200 &micro;L ピペットチップ</td><td>メトラー・トレド</td><td>17005860</td><td></td></tr><tr><td>AB SCIEX トリプル QTRAP 5500 質量分析検出器</td><td></td><td>Sciex N/A</td><td></td></tr><tr><td>アッカーマンシア ムシニフィラ菌 株 muc ゲノム DNA</td><td>アメリカンタイプ カルチャーコレクション</td><td>BAA-835D-5</td><td></td></tr><tr><td>酢酸アンモニウム</td><td>Sigma&ndash;Aldrich</td><td>5.43834</td><td></td></tr><tr><td>C57BL/6J mice</td><td>Jackson Laboratories</td><td>Strain# 000664</td><td></td></tr><tr><td>C. scindens 35704</td><td>American Type Culture Collection</td><td>35704</td><td></td></tr><tr><td>Cefoxitin</td><td>Sagent&nbsp;</td><td>NDC25021-109-10</td><td></td></tr><tr><td>コーン油</td><td>MedChemExpress</td><td>HY-Y1888</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td>エタノール</td><td>フィッシャー サイエンティフィ</td>ック <td>AC611050040</td><td></td></tr><tr><td>ギ酸</td><td>Sigma &ndash;Aldrich</td><td>5.33002</td><td></td></tr><tr><td>FVB/NJマウス</td><td>Jackson Laboratories</td><td>Strain# 001800</td><td></td></tr><tr><td>Glycerol Sigma</td><td>&ndash;Aldrich</td><td>G5516</td><td></td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-002-996</td><td></td></tr><tr><td>LC-MS グレードの水</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-650-357</td><td></td></tr><tr><td>メタノール</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-003-340</td><td></td></tr><tr><td>Microtainer 血清セパレーターチューブ</td><td>Becton Dickinson</td><td>02-675-185</td><td></td></tr><tr><td>分子生物学グレードの水</td><td>Corning</td><td>46-000-CI</td><td></td></tr><tr><td>NSG マウス</td><td>Jackson Laboratories</td><td>Strain# 005557</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Corning</td><td>21-031-CV</td><td></td></tr><tr><td>Qubit DNA HS kit</td><td>Invitrogen</td><td>Q32851</td><td></td></tr><tr><td>Racemic&nbsp;equol-d4</td><td>Santa Cruz Biotechnology</td><td>sc-219827</td><td></td></tr><tr><td>強化クロストリジウム寒天</td><td>Anaerobe Systems</td><td>AS-6061</td><td></td></tr><tr><td>強化クロストリジウムブロス</td><td>Anaerobe Systems</td><td>AS-606</td><td></td></tr><tr><td>S-equol</td><td>MedChemExpress</td><td>HY-100583</td><td></td></tr><tr>LC-MS <td>Cayman Chemical</td><td>10010173</td><td></td>Single<td>用 S-equol 参照標準</td></tr><tr><td>チャンネルピペット</td><td>レイニン 17008652</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Streptococcus salivarius ゲノム DNA</td><td>アメリカンタイプカルチャーコレクション</td><td>BAA-1024D-5</td><td></td></tr><tr><td>加糖練乳</td><td>California</td><td>Farms B09TGQ7WV8</td><td></td></tr><tr><td>VSL#3</td><td>VSL#3</td><td>B07WX1LVHL</td><td></td></tr><tr><td>&β;-グルクロニダーゼ Helix pomatia</td><td>Sigma&ndash;アルドリッチ</td><td>G7017</td><td></td></tr></tbody></table>

げっ歯類モデルにおける経口強制経口投与の代替方法としてのマイクロピペットガイド下薬物投与の使用

Use of Micropipette-Guided Drug Administration as an Alternative Method to Oral Gavage in Rodent Models

MDAは、マウスモデルにおける細菌株の経口送達に使用できます。 C57BL/6Jマウスを抗生物質(飲料水中のセフォキシチン)で2日間治療し、MDAトレーニングセッションを開始する前に、共生微生物群集を除去しました。加糖練乳/水溶液は、治療投与前の3日間、1日1回連続して投与されました。.マウスは、MDA治療投与中に穏やかな首筋によって一時的に拘束されました。.4日目に、マウスをPBS(ネガティブコントロール、n = 4)または C.scindens (desA +細菌、n = 4)の嫌気性培養物で1回処理しました。すべてのマウスは、通常、数秒以内に治療を受け、全用量(100μL)を飲みました。嫌気性細菌の送達と存在を検証するために、抗生物質治療後に採取した糞便サンプルと、PBSまたは C.シンデンス 治療の24時間後に採取した糞便サンプルを比較しました(図1)。糞便DNAを単離し、定量し、10 ng/μLに正規化して、 C. scindens ATCC 35704 desA遺伝子特異的プライマーを使用してqPCRを実施しました(表1)。抗生物質で処理したマウスには、desA+細菌が最小限またはまったくないことが観察されました。予想通り、 C. scindensを投与したマウスでは、PBS対照群とは有意に異なるdesA+細菌の量が大幅に増加しました(p = 0.0286、 図1)。
MDA法による実験化合物(S-エクオール)の送達 NSG(n = 15)およびFVB/NJ(n = 18)マウスは、治療投与の2日前に加糖練乳/水溶液による訓練を受けました。NSGマウスは、エクオール産生腸内細菌、すなわち内因性エクオール産生を排除するために、抗生物質治療(飲料水中のセフォキシチン)を受けました。FVB/NJマウスには、内因性エクオール産生を排除するために大豆を含まない食事を与えました。すべてのマウスは、治療を施すために、穏やかな首筋で短時間拘束されました。対照群はコーン油と組み合わせた加糖練乳・水溶液を、DMSO群(S-エクオールのビヒクル対照群)はコーン油中の加糖練乳・水溶液とDMSOを、エクオール群はコーン油中の加糖練乳・水溶液とエクオールを投与しました。マウスは、MDA技術を用いて週5日、合計43日間治療されました。マウスは通常、数秒以内に治療を受け、全用量(100μL)を飲みました。全体として、すべてのマウスは、特定の日に用量の少なくとも半分を消費しました(特定の日に部分的な用量を消費しましたが、前日または翌日に完全な用量を投与しました)。研究の過程を通じて治療を完全に拒否したマウスはいません。首筋を絞った後、マウスを仰向けに配置することで、治療の消費時間が改善され、動物が全用量を摂取することが保証されることを観察しました。
循環エクオールレベルは、効果的なMDA薬物送達を示しています。 研究終了時に安楽死後のNSGマウスから血液サンプルを採取し、エクオールのMDA送達が研究動物のエクオール濃度の循環につながったことを確認しました。エクオール処理マウスの1つからは、LC/MS/MSアッセイを実施するのに十分な血液が回収されませんでした。血清エクオールレベルは、ジョンズ・ホプキンス大学医学部のAnalytical Pharmacology Shared ResourceでLC/MS/MSによって測定されました。対照群とDMSO(エクオールビヒクル)群では循環エクオールは観察されませんでしたが、エクオール処理マウスでは血中エクオールが検出されました(図2)。重要なことは、この実験では動物が犠牲にされた日時が異なるため、エクオールを投与したマウスの循環エクオールレベルに多少の変動が生じることが予想されることです。
腸内微生物群集は、MDA治療後も変化しません。 MDA乳溶液(エクオールの有無にかかわらず)が腸内細菌叢に及ぼす影響は、FVB/NJマウスを用いて評価しました。ベースライン時(無処理/MDAなし)に採取した検体と、治療開始7日後(MDA開始9日後、研修日を含む)に採取した検体の微生物組成を定量した。前述したように、種特異的なqPCR分析(図3)によって評価されたように、コア腸内細菌叢(Akkermansia muciniphila、Bifidobacterium spp.、Streptococcus salivarius、Lactobacillus spp.)の総細菌量または全体的な微生物組成に有意な変化は観察されませんでした21,22。1つのケージは、ベースラインとMDA治療後との間に乳酸桿菌に有意差を示しました。ただし、この結果は DMSO 車両制御で観察され、すべてのケージで一貫しているわけではありませんでした。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66836/66836fig01.jpg"> 
図1:MDAは、糞便qPCRによって定量化できる嫌気性細菌をマウスの腸に送達します。 C57BL/6Jマウスを2日間連続して飲料水中で抗生物質で治療した。次に、マウスをMDA法を使用して嫌気性細菌C.scindensで処理しました。糞便C.シンデンス(desA +)の細菌負荷は、抗生物質治療後とMDA治療後24時間(PBSまたはC.シンデンス)の両方でdesA遺伝子のqPCRによって測定されました。(A)抗生物質治療後およびMDA治療後24時間後のPBSおよびC.シンデンス処理マウス間で、C.シンデンス特異的desA遺伝子の定量が示されています。(B) (A) の MDA 後 24 時間について示されたのと同じデータを縦棒グラフとして示しています。統計的有意性は、ノンパラメトリックなマンホイットニー検定を使用して決定されました。(*) p = 0.0286、エラーバー = SD。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66836/66836fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66836/66836fig02.jpg"> 
図2:MDA法によるエクオール投与を受けたNSGマウスの循環エクオール濃度の解析。 血清エクオールレベルは、コントロールマウス(n = 5)、DMSO(ビヒクル、n = 5)、およびエクオール(n = 4)で処理したマウスでLC/MS/MSを介して定量しました。エクオール処理マウスの1つからは、LC/MS/MSを実施するのに十分な血液が回収されませんでした。これらの治療は、MDA法を用いて実施しました。血清エクオールは、エクオール治療群でのみ検出されました。定量限界&lt; 5 ng/mL です。統計的有意性は、多重比較を伴うノンパラメトリック一元配置分散分析(ダン補正)を使用して決定されました。(**) p = 0.0053, error bars = SD. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66836/66836fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66836/66836fig03.jpg"> 
図3:MDA処理後のFVB/NJマウスでは、コア腸内細菌と総細菌負荷レベルは変化しません。 MDA法を用いた治療投与前後の標的微生物群集のqPCR Cq値に有意な変化は認められませんでした。 ラクトバチルスは 、ベースラインとMDA治療の間でケージ3でのみ有意差(*、p = 0.0321)を示しました。この結果はケージ間で一貫していなかった。ケージ番号はC1-C4とマークされています。統計的有意性は、多重比較(テューキー補正)による一元配置分散分析(ANOVA)を用いて決定した。エラーバー = SD。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66836/66836fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>プライマー名</td>
			<td>プライマー配列</td>
			<td>PCR条件</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DesA_CS_F</td>
			<td>5'-GGACAGGGTGTCGGCTTTATG-3'</td>
			<td rowspan="2">93°C 3分、34サイクル(95°C30秒、54°C30秒)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DesA_CS_R</td>
			<td>5'-TTACTTCACCTTCGCCAGTTTCTG-3'</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1:desA +細菌(C.scindens)のプライマーとqPCR条件。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>プライマー名</td>
			<td>プライマー配列</td>
			<td>PCR条件</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>V6_F V6_R</td>
			<td>5'-CAACGCGWRGAACCTTACC-3' 5'-CRACACGAGCTGACGAC-3'</td>
			<td>95°C、3分 36サイクル 95 °C、30 秒 53 °C、30 秒</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A.muc_F A.muc_R</td>
			<td>5'-CAGCACGTGAAGGTGGGGAC-3' 5'-CCTTGCGGTTGGCTTCAGAT-3'</td>
			<td>50°C、5分 95°C、10分 40サイクル 95 °C、15 秒 60°C、1分</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bifido_F Bifido_R</td>
			<td>5'-CGGGTGAGTAATGCGTGACC-3' 5'-TGATAGGACGCGACCCCA-3'</td>
			<td>95°C、3分 36サイクル 95 °C、30 秒 53 °C、30 秒</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S.salivarius_F S.salivarius_R</td>
			<td>5'-CACGCCATGCTGGAAGTG-3' 5'-GCGATGAGCCAAGCTGAAG-3'</td>
			<td>95°C、10分 44サイクル 95 °C、15 秒 60°C、1分</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lacto_F Lacto_R</td>
			<td>5'-TGGAAACAGRTGCTAATACCG-3' 5'-GTCCATTGTGGAAGATTCCC-3'</td>
			<td>50°C、2分 95°C、10分 40サイクル 95 °C、15 秒 62°C、1分</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表2:コア腸内細菌叢に対するMDAの効果を測定するために使用されるプライマーとqPCR条件。

Oral gavage (OG) with the use of a cannula attached to a syringe is one of the most common methods used to deliver precise dosing of compounds to the ...

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齧歯類モデルで中枢神経系の疾患を治療するための全身および局所薬物送達

研究用げっ歯類で安全かつ人道的に働くことはハンドリングと拘束方法のコアコンピテンシーを必要とします。この記事では、安全に処理するために必要な基本的な原則を提示し、効果的にマウスやラットに化合物を投与するであろう。...

マウスとラットの拘束マニュアルと共通の複合投与経路

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。...

マウスモデルにおける静脈内自己投与方法

出典: ポーランド、R. et al.動機付け行動の分子基質を研究するためのげっ歯類脳マイクロインジェクション。J. Vis.

覚醒したげっ歯類の脳への治療薬のマイクロインジェクションベースの送達

出典: Kanazawa, T., et al.鼻から脳への薬物送達を評価するための吸入麻酔下での鼻腔内投与の新しい方法。J. Vis.

鼻から脳への薬物送達のためのピペットおよび逆カニューレ挿入によるマウスの鼻腔内薬物投与

我々は、カテーテルを注入又はマウスにおける右側脳室へのボーラス注入を実行することにより、中枢神経系に薬物を標的化する方法について述べる。私たちは、アンチセンスオリゴヌクレオチドの配信に特に焦点を当てています。この技術は、他の薬剤に、ラットに容易に適用可能である。...

齧歯中枢神経系への薬物の直接脳室内デリバリー

げっ歯類は、行動の分子基質や複雑な精神障害を調査するための適切なモデルです。覚醒しているげっ歯類の脳マイクロインジェクションは、疾患基質の解明に使用できます。効率的でカスタマイズ可能な脳マイクロインジェクション法と、モチベーションを定量化するオペラントパラダイムの実行が提示されます。...

動機付け行動の分子基質を研究するために齧歯類の脳マイクロインジェクション

以下のプロトコルは、より一般的に使用される経口栄養法の代わりに経口溶解ストリップ（ODS）を使用して、慢性経口薬物投与のための新規な方法を説明します。私たちは、ODS法を用いた前臨床、経口薬物送達は、経口栄養に、安全で便利な、そして人間的な代替手段を表すことを示しています。...

薬理学的および毒性試験のための経口溶解ストリップを利用：動物のための強制経口投与にシンプルで動物愛護の代替を

この手順の全体的な目標は、摂食および肥満のマウスモデルで使用することができる薬物の自己投与のための方法を記述することです。...

マウスにおける摂食と肥満モデルにおける薬物の自己投与

げっ歯類の強制経口投与は、拘束に伴う苦痛を引き起こす可能性があります。CBDが豊富な大麻抽出物の口腔粘膜/頬側投与を検討し、ラットを3mg/kg/日の抽出物で15日間治療しました。治療はマイクロピペットで経口投与され、愛情のこもったタッチ技術を使用して動物を扱いました。...

げっ歯類における大麻製品の投与の代替方法としてのオロムコサール

学ぶマイクロピペットガイド下薬物投与法（MDA）をマウスモデルで使用した、経口強制投与に代わる低侵襲な薬物投与方法。動物のストレス軽減と実験バイアス最小化を実現し、前立腺がん研究など日々の薬物投与に有効です。

げっ歯類モデルにおける経口強制経口投与の代替方法としてのマイクロピペットガイド下薬物投与の使用

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