결찰 유발 치주염 마우스 모델은 치주 질환 연구에 효과적이고 점점 더 인기 있는 도구입니다. 실험실 설계, 3D 프린팅 도구 제작, μCT 분석을 이용한 뼈 정량 등 근위 간 치포골 파괴에 중점을 둔 단순화된 모델 구현을 위한 상세 지침이 제시됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
쥐에서 결찰로 인한 치주염의 실험 모델은 치주 질환 병인성 이해에 근본적인 역할을 해왔으며; 하지만 이 기술은 번역 및 치료적 응용 분야에서 완전히 활용되지는 못했습니다. 인간 질환과 유사하게, 쥐의 결찰 유발 치주염은 일련의 뚜렷한 미생물, 염증, 골-면역 사건을 통해 발생합니다. 결찰로 인한 치포 골 파괴는 비교적 짧은 시간 내에 진행되며 쉽게 정량화할 수 있어 전임상 연구에 비용 효율적인 질병 모델이 됩니다.
고전적 결찰 모델의 기술적 도전을 극복하기 위해, 단순화된 결찰 유발 치주염 마우스 모델이 구축되었습니다. 인접한 두 치아 전체 둘레에 질병을 유발하는 대신, 단순화된 질병 모델은 두 개의 후방 치아의 근위 부위에서만 염증성 골 파괴에 초점을 맞춥니다. 이 부위는 인간에서 흔한 치주 질환이 시작되는 부위이기도 합니다. 3차원(3D) 프린팅 도구를 사용해 결렬 위치를 맞추기 때문에, 빠르고 효과적이어서 마우스당 5-10분 정도의 절차 시간이 소요됩니다. 결찰 3일 후에 골파세포 생성 신호가 감지되지만, 결찰 9일째에 뼈 파괴가 일관되게 진행됩니다.
여기서는 단순화된 결찰 모델 프로토콜을 연구 설계에 특화된 중요한 요소들(예: 검정력 계산, 절차 표준화, 교정), 3D 프린팅 도구 개발(예: '마우스 치과 침대' 및 '결찰 홀더'), 그리고 μCT 분석을 이용한 치포골 정량화를 강조하여 상세히 설명합니다. Rank, Rankl, Opg의 치은골 유전자 발현은 골세포형성의 주요 조절 삼합체로, 치료 효과의 간접적 증거로 사용됩니다. 본 논문에서 제시된 방법들은 연구자들이 단순화된 결렬 유발 치주염 모델을 도입하여 전임상 환경에서 혁신적인 치주 치료제를 시험하는 데 지침을 제공할 것입니다.
서론
치주 질환은 치은색, 치주 인대, 치마질, 치조골 등 치아 지지 구조를 파괴하는 복잡한 염증 과정입니다. 치주 골 손실이 발생하려면 치은막의 붕괴와 박테리아 침범, 염증 세포의 모집, 선천적 우세 면역 반응에서 획득 우위 면역 반응으로의 전환이 반드시 일어나야 합니다1. 골세포와 파세포 간의 최종 불균형은 그 파괴를 통해 치포골 손실을 초래합니다. 치주 질환과 가역적 치은염(치은염) 진단을 구분하는 대표적인 표현형 소견은 치포골의 손실입니다. 따라서 치아를 지지하는 치조골의 양은 전임상 환경에서 중요한 치료 결과입니다.
어떤 단일 동물 모델도 다양한 치료제 개발에 필요한 모든 생물학적 측면을 재현할 수 없습니다 3,4,5. 결찰 유발 치주염 마우스 모델은 3-9일 이내에 정량화된 뼈 파괴를 개발하여, 치주염 예방 및 조절을 위한 새로운 치료 중재를 비용 효율적으로 시험할 수 있는 모델입니다.....
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프로토콜
이 프로토콜은 동물 연구: 생체 내 실험 보고(ARRIVE) 지침22,23을 준수했습니다. 이 프로토콜에 기술된 모든 실험 절차는 노스캐롤라이나 대학교 채플힐 캠퍼스의 IACUC에서 승인받았습니다.
1. 실험 설계
- 표본 크기 계산
참고: 연구 프로그램의 중개 특성상, 여기서 제시된 검정력 계산은 8-12주 된 야생형 C57Bl6 마우스의 치포골 측정을 기반으로 합니다.- 시멘텀-법랑질 접합부와 치포골 능선(CEJ-ABC) 사이의 선형 측정을 기반으로 뼈를 분석합니다.
- 건강한 쥐는 평균 부착 수준(CEJ-ABC 측정값)이 0.2 mm인 반면, 결찰 후 9일 시점에 치주염이 있는 쥐는 그 두 배(CEJ-ABC 거리 0.4 mm)를 가집니다11. 결박 후 9일에서18일까지 치포골 손실은 유의미하게 증가하지 않습니다.
- 이 효과 크기를 기반으로 검정력 계산 분석을 수행하여 건강과 질병 간 차....
- 시멘텀-법랑질 접합부와 치포골 능선(CEJ-ABC) 사이의 선형 측정을 기반으로 뼈를 분석합니다.
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결과
aWT 마우스의 기준선(건강) 및 9일 후 결찰 후 선형 치포골 측정값을 대표하는 데이터 분석은 그림 1A에 제시되어 있습니다. 검정력 계산에 따르면, 주요 결과가 μCT로 측정된 선형 골 수준일 경우, 이 그룹 간 차이를 감지하려면 총 10마리(그룹당 4-5마리)의 쥐가 필요합니다(그림 1B). 그러나 전임상 연구의 검정력 계산은 두 그룹 모두 치주염이 발생하되 한 그룹이 치료 중재를 받아야 합니다(그림 1C). 이 유형의 연구에서는 그룹당 19-31마리로 더 많은 마우스가 필요합니다(그림 1D). 전임상 연구에서 필요한 동물 수가 더 많은 이유는 두 가지 주요 이유 때문입니다: 1) 두 그룹 모두에서 질병이 유발되지만, 한 그룹에 실험적 개입이 적용되어 .......
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토론
본 연구는이전에 제시된 간소화된 결찰 유발 치주염 마우스 모델 프로토콜에 대한 통찰력 있는 정보와 상세한 단계별 지침을 제공합니다. 본 논문에 포함된 세부 사항은 재현성에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 이 그룹의 특정 결찰 유발 치주염 마우스모델 11,12,13,18,19,21에 대한 연구의 경험에 의해 뒷받침됩니다. 3D 프린팅 도구의 설계, 개발 및 조립에 대한 구체적인 설명과 뼈 파괴를 정량화하는 단계별 가이드가 제공됩니다. 여기에 제시된 정보는 단순화된 결찰 유발 치주염 .......
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공개 사항
이전9번 출판물에서 3D 프린팅 장치를 만드는 데 사용된 STL 파일은 노스캐롤라이나 대학교 채플힐 캠퍼스(UNC-마우스 수술용 침대 및 UNC-결찰 홀더)와 저작권 계약을 맺고 있습니다. 저자들은 경쟁하는 재정적 이해관계가 없다고 선언합니다.
감사의 글
이 출판물에 보고된 연구는 국립보건원(NIH) 산하 국립치과및 두개안면연구소의 수상 번호 K01DE027087(JTM) 및 R01DE032830(JTM) 지원을 받았습니다. 이 연구는 또한 국립보건원(NIH) 산하 국립알레르기 및 감염병 연구소(National Institute of Allergy and Infectious Diseases, RCD)의 R01-AI153265(KVS) 수여 후원도 받았습니다. 내용은 전적으로 저자의 책임이며, 반드시 국립보건원(NIH)의 공식 입장을 대표하지는 않습니다. 또한, 여기 보고된 연구는 풀브라이트/CAPES 프로그램 재정 코드 001(TA)의 지원도 받고 있습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 블레이드 | 인테그라 | 4-315C | 15C 블레이드 |
| 세라믹 비즈 | VWR | 10158-608 | 0.5 mL x 1.4 mm 세라믹 비즈 |
| 접착제/수지 재료 | 고릴라 글루 컴퍼니 | 8401519 | |
| 합자 홀더 (노치 포함) | 채플힐 캠퍼스의 UNC BeAM 디자인 센터 시설 핵심 | 해당되지 않음 | 118.01 mm x 13 mm x 13.74 mm |
| 결속 홀더 잠금장치 | 채플힐 캠퍼스의 UNC BeAM 디자인 센터 시설 핵심 | 해당되지 않음 | 17.5 mm x 14.57 mm x 17.8 mm |
| Lulzbot mini v1.0 3D 프린터 | 룰즈봇 (파고 첨가 제조 장비 3D, LLC) | 해당되지 않음 | Aleph Objects, Lulzbot Mini v1.0 모델 |
| 마이크로뷰 소프트웨어 | 패럴랙스 혁신 | 2.5.0-3139 | 골 측정에 사용되는 소프트웨어 |
| 마우스 치과 침대 (홈 있음) | 채플힐 캠퍼스의 UNC BeAM 디자인 센터 시설 핵심 | 해당되지 않음 | 103.86 mm x 196.85 mm x 50.99 mm |
| 마우스 덴탈 침대 상판 | 채플힐 캠퍼스의 UNC BeAM 디자인 센터 시설 핵심 | 해당되지 않음 | 99.8 mm x 77 mm x 21.5 mm |
| 폴리락틱산(PLA) 필라멘트 | 그대로 | 55259 | 3.0 mm PLA |
| Rapidpure RNA 조직 키트 | MP 생의학 | 112721050 | |
| 메스 칼날 손잡이 | 바드-파커 | 371030 | 15C 메스 칼날 손잡이 |
| 봉합 실크 | 로보즈 외과 기기 | SUT-15-1 | |
| Taqman qPCR 프라이머 | 써모피셔 | 랭크 (Mm00437135_ m1), 랭클 (Mm00441906_ m1), 옵 (Mm00435452_ m1), 가프드 (Mm99999915_g 1) | |
| VX-765 | 그리고 nbsp; 인비보젠, 미국 샌디에이고 | #inh-VX765-1 | 숙주 조절에 사용되는 카스파제-1 억제제 |
참고문헌
- Offenbacher, S. Periodontal diseases: pathogenesis. Ann Periodontol. 1 (1), 821-878 (1996).
- Alves, T., Swanson, K. V., Girnary, M. S., Freire, M., Moss, K., Divaris, K., Beck, J., Santos, P. C. P., Brickey, W. J., Wrobel, J. A., Min, H. Y., Syed, M., Morelli, T., Seaman, W. T., Preisser, J. S., Hu, D., Preisser, H., Makhanova, N., Susin, C., Vias, N. P., Styner, M., Zhang, S., Pirih, F. Q., Chang, J., Gill, H. S., Lietzan, A. D., Webster-Cyriaque, J., Ting, J. P. Y., Marchesan, J. T.
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재인쇄 및 허가
