마우스에서 관절염 통증의 Monoiodoacetate 모델
2016년 5월 16일
골관절염 (OA) 또는 퇴행성 관절 질환, 부분적으로 만 가능한 진통제 통증 제어 유지와 관련된 쇠약 상태이다. 동물 모델은 OA 관련 통증 메커니즘에 대한 이해를 향상시키기 위해 개발되고있다. 여기에서 우리는 마우스의 OA 통증의 monoiodoacetate 모델에 대한 방법을 설명합니다.
이 절차의 전반적인 목표는 관절 내에 모노요오드아세테이트를 주입하고 기계적 민감도와 체중 부하 결핍을 측정하여 마우스 무릎 관절에서 골관절염 통증과 같은 행동의 발달을 관찰하는 것입니다. 이 방법은 골관절염 통증의 기저에 있는 메커니즘이 무엇인지, 그리고 어떤 약리학적 표적이 향후 치료에 가장 유망한지와 같은 골관절염 통증 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 수행하기 쉽고 MIA의 용량을 변경하여 질병 심각도를 조정할 수 있다는 것입니다.
따라서 모델은 테스트 기간 동안 반응과 같은 지속적인 고통을 제공합니다. 이 기술의 의미는 MIA 모델이 기존의 통증 완화 요법에 반응하고 약물 발견에 유용할 수 있기 때문에 과체중 통증 치료로 확장됩니다. 이 프로토콜의 경우 8-10주 된 생쥐를 5명씩 그룹으로 수용하고 수용실에 적응하도록 하는 것이 일반적입니다.
실험을 설정할 때 각 그룹의 평균 체중을 동일하게 유지하면서 마우스를 무작위 추출합니다. 동물에 숫자를 표시하여 실험자가 치료법을 못하도록 합니다. 주사 당일, MIA 용액을 원하는 농도의 멸균 식염수로 준비합니다.
항상 마스크와 장갑을 착용하고 용액을 준비하십시오. 가장 높은 권장 용량은 10 마이크로 리터당 1 밀리그램입니다. 대조군 마우스에는 멸균 식염수를 사용하십시오.
이제 마취 트롤리를 사용하여 마우스를 마취합니다. 먼저 이소플루란 챔버를 사용하고 주입 중에 노즈콘을 통해 동일한 가스를 계속 전달합니다. 눈이 건조해지지 않도록 안과 연고를 발라 눈가를 관리한다.
발가락 꼬집을 사용하여 마취가 확인되면 마우스를 등에 대고 무릎 관절 주변 부위를 알코올로 다듬고 닦습니다. 슬개건은 슬개골 아래에 흰색 선으로 보이게 됩니다. 주사 부위를 안정화하려면 무릎을 구부린 자세로 고정합니다.
검지 손가락을 무릎 관절 아래에 놓고 엄지 손가락을 발목 관절의 앞쪽 표면 위에 놓습니다. 정확한 주사 부위를 찾으려면 슬개골 아래의 틈을 찾을 때까지 무릎을 따라 수평으로 26게이지 바늘을 실행합니다. 그런 다음 부드러운 압력을 가하여 해당 부위를 표시한 다음 주사를 위해 바늘과 주사기를 수직으로 들어 올립니다.
엄지 손가락으로 바늘을 안내하면서 경골에 수직인 슬개골 힘줄을 삽입합니다. 어떤 저항도 느껴서는 안 됩니다. 진입 부위에 주입을 표면적으로 만드십시오.
주입 깊이는 이 모델에 매우 중요합니다. 바늘이 너무 깊숙이 들어가지 않아 발목 관절을 통과하지 않도록 세심한 주의를 기울여야 합니다. 주사 후 무릎을 마사지하여 용액이 고르게 분포되도록 합니다.
그런 다음 가열된 패드의 깨끗한 복구 케이지에 마우스를 다시 넣고 복구하도록 합니다. 흉골이 다시 누워있을 때까지 쥐를 관찰하십시오. 그런 다음 집 우리로 되돌립니다.
행동 실험을 시작하기 전에 항상 가운, 장갑, 마스크를 착용한다. 테스트 이틀 전에 쥐를 실험실로 데려와 두 시간 동안 철망 그리드 위의 아크릴 칸막이에 적응하도록 합니다. 실험 당일에는 실험하기 전에 최대 60분 동안 동물을 습관화합니다.
그런 다음 보정된 폰 프레이 털을 뒷발의 발바닥 표면에 바릅니다. 0.07g의 모발로 시작하십시오. 3초 동안 또는 앞발이 당겨질 때까지 머리카락을 그 자세로 유지합니다.
10초 후 반응하는 가장 큰 힘이 발견될 때까지 업다운 방법에 따라 다음 머리카락을 바릅니다. 1g을 넘지 마십시오. 0.1g 이하에서 발생하는 반응은 동질성(allodynic)으로 간주됩니다.
금단 증상이 감지되면 동물을 다시 검사하십시오. 인출을 생성한 필라멘트보다 한 단계 아래에 있는 필라멘트로 시작합니다. 그런 다음 반응이 관찰되지 않을 때까지 힘의 범위를 통해 계속 아래로 내려간 다음 반응력이 다시 발견될 때까지 힘을 통해 상승합니다.
목표는 k'값을 얻기 위해 6개의 응답 시퀀스를 수집하는 것입니다. 주입된 팔다리의 안쪽 및 반대쪽 발에 이 과정을 반복합니다. 이 절차는 기준선을 얻기 위해 주사 전에 사용해야 하며, 주사 후 며칠 동안 기계적 이질통의 발생을 확인하기 위해 사용해야 합니다.
이 테스트는 매번 사용하기 전에 100g 무게로 보정된 무게 및 커패시턴스 테스터를 사용합니다. 폰 프레이 테스트와 마찬가지로 주사 전후에 이 테스트를 수행합니다. 시작하려면 각 마우스가 장치의 플렉시글라스 챔버로 걸어 들어가 보관 상자에 앉도록 훈련합니다.
이렇게 하려면 마우스를 보관 상자 앞에 놓고 입구를 45도 들어 올려 마우스가 자유롭게 들어갈 수 있도록 합니다. 그런 다음 상자를 닫습니다. 동물들이 앉은 자세를 취할 때까지 자유롭게 움직일 수 있도록 합니다.
마우스가 가만히 있고 챔버의 어느 쪽에도 기대지 않을 때까지 최소 이틀 동안 이 훈련을 반복합니다. 각 뒷발은 측정을 위해 적절한 기록 패드에 위치해야 합니다. 측정값을 수집하는 데 1초가 걸립니다.
매 세션마다 각 뒷발에 태어난 체중을 세 번 별도로 측정합니다. 평균값을 사용하여 동측 발과 반대쪽 발이 지탱하는 체중의 차이를 계산합니다. 동물은 한쪽 발에 45% 이하의 체중 부하 불균형을 보이는 경우 과민한 것으로 간주됩니다.
동측 뒷발에서 MIA가 유도하는 기계적 과민증의 시간 경과는 다양한 용량을 사용하여 이루어졌습니다. 가장 낮은 용량의 MIA는 10일째에 역치의 50% 감소를 유도했고, 28일째에는 70%의 감소를 유도했다. 가장 높은 복용량은 5일째까지 역치가 크게 감소하는 결과를 낳았습니다.
체중 부하 변화도 계산되었습니다. 가장 낮은 MIA 선량은 체중 부하에 측정된 효과가 없었다. 그러나 다음으로 큰 용량의 투여량은 주사 후 10일 후에 동측 발에 가해지는 체중이 현저히 감소하는 결과를 가져왔습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 마우스의 무릎에 MIA의 관절 내 주사를 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 그리고 행동과 같은 통증의 발달을 평가하기 위해 적절한 테스트를 수행합니다. 일단 숙달되면 이 기술은 제대로 수행되면 마우스 한 마리당 5분 안에 주입할 수 있습니다.
이 절차를 시도하는 동안 항상 동물을 침착하게 유지하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 모노요오드아세테이트로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으므로 이 절차를 수행할 때 항상 장갑과 마스크 착용과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오. 이 절차에 따라 추가 질문에 답하기 위해 조직학 및 면역 is 무릎 관절의 화학과 같은 다른 방법을 수행할 수 있습니다.
개발 후 이 기술은 골관절염 통증 분야의 연구자들이 설치류의 질병의 약리학을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.
개요
이 기사는 모노이오도아세테이트(MIA) 모델을 사용하여 마우스의 골관절염(OA) 통증을 연구하는 방법론을 설명합니다. 이 절차에는 통증과 유사한 행동을 유도하기 위해 MIA를 관절 내로 주사하는 것이 포함되어 있어 연구자들이 기본 메커니즘과 잠재적인 치료법을 조사할 수 있게 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 통증 메커니즘
- 골관절염 연구
배경
- 골관절염은 통증으로 특징지어지는 퇴행성 관절 질환입니다.
- 현재 진통제는 OA 관련 통증에 대해 부분적인 완화만 제공합니다.
- 동물 모델은 OA의 통증 메커니즘을 이해하는 데 필수적입니다.
- MIA 모델은 마우스에서 OA 통증에 대한 통제된 연구를 가능하게 합니다.
연구 목적
- 마우스에서 OA 통증과 유사한 행동의 발달을 관찰합니다.
- OA 통증의 기본 메커니즘을 식별합니다.
- 미래 치료를 위한 약리학적 표적을 평가합니다.
사용된 방법
- 마우스에 MIA를 관절 내로 주사합니다.
- von Frey hairs를 사용하여 기계적 민감도를 측정합니다.
- 뒷발의 체중 지지 결손을 평가합니다.
- 주사 전후의 행동 실험을 실시합니다.
주요 결과
- MIA 모델은 마우스에서 일관된 통증과 유사한 반응을 유도합니다.
- 주사 후 시간이 지나면서 기계적 과민성이 발달합니다.
- 체중 지지 변화는 MIA 용량과 상관관계가 있습니다.
- 기존 통증 치료에 대한 반응을 평가할 수 있습니다.
결론
- MIA 모델은 OA 통증 메커니즘을 연구하는 데 귀중한 도구입니다.
- 이 방법은 OA 통증 완화를 위한 약물 발견을 돕습니다.
- 미래 연구는 이 모델을 기반으로 새로운 치료법을 탐색할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
The monoiodoacetate (MIA) model provides a reproducible preclinical system for evaluating osteoarthritis pain mechanisms and pharmacological interventions in mice. By enabling dose-dependent induction of mechanical hypersensitivity and weight-bearing deficits, the model supports target validation and lead identification in pain therapeutics development. Its responsiveness to conventional analgesics allows for mechanistic de-risking and predictive confidence in translational pain research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of peripheral and central pain pathways through quantifiable behavioral outputs like mechanical allodynia and weight-bearing imbalance.
- Operational Value: Supports hypothesis testing of novel targets by inducing consistent, dose-responsive pain-like phenotypes in murine joints.
- Predictive Value: Facilitates preclinical evaluation of analgesic efficacy, aiding in go/no-go decisions for analgesic candidates targeting osteoarthritis pain.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes standardized baseline and post-injection behavioral testing using von Frey filaments and weight-bearing assays for reproducible pain phenotyping.
- Quantitative Output: Generates measurable thresholds (e.g., 0.1g filament response) and percent weight-bearing reduction to enable dose-response and time-course analysis.
- Screening Scalability: Compatible with high-husbandry workflows, allowing group testing and longitudinal monitoring across treatment arms.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Recapitulates key OA pain symptoms including mechanical hypersensitivity and functional impairment, aligning with patient-reported outcomes.
- Translational Continuity: Supports evaluation of pharmacotherapies with known clinical activity, enabling cross-species pain response comparisons.
- Risk-Adjusted Advancement: Weight-bearing deficits exceeding 45% reduction serve as a quantifiable threshold for assessing functional impact and therapeutic intervention efficacy.
Pipeline & Workflow Integration
The MIA model fits within the discovery continuum from target validation through lead optimization to preclinical efficacy testing, particularly for osteoarthritis pain indications where behavioral phenotyping is critical.
- Discovery Biology: Enables mechanistic de-risking by linking joint pathology (chondrocyte death, inflammation) to pain behaviors, supporting target hypothesis validation.
- Screening: Provides a standardized platform for assessing compound effects on mechanical sensitivity and weight-bearing, facilitating hit-to-lead progression.
- Analytics: Yields quantifiable dependent variables—withdrawal thresholds and ipsilateral vs. contralateral weight-bearing ratios—enabling statistical comparison across treatment groups.
- Translational Research: Allows evaluation of analgesic candidates using behavioral endpoints predictive of clinical pain relief, supporting IND-enabling studies.
- Enterprise Reuse: Establishes a transferable behavioral phenotyping capability applicable across analgesic discovery programs targeting chronic joint pain.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in OA pain by providing a validated, reproducible model of injury-induced hypersensitivity.
- Operational Value: Delivers standardized, scalable behavioral assays with clear endpoints (e.g., von Frey response, weight-bearing symmetry) for cross-study consistency.
- Strategic Value: Improves prediction of clinical analgesic response, reducing late-stage failure due to inadequate preclinical pain model fidelity.
- Portfolio Impact: Enables data-driven prioritization of analgesic candidates based on dose-dependent, time-resolved pain modulation in a clinically relevant model.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine handling, sterile intra-articular injection techniques, and behavioral assay execution.
- Dependent on calibrated instrumentation including von Frey filaments and weight-bearing capacitance systems.
- Necessitates standardized acclimatization and blinding protocols to minimize observer and environmental bias in pain measurement.
- Requires adjustment of MIA dosage (e.g., 0.1–1.0 mg/10µl) to model desired pain severity and duration, as per source-defined parameters.
- Involves biosafety precautions due to the hazardous nature of monoiodoacetate, mandating PPE and sterile technique during preparation and injection.
