외상성 뇌 손상의 유도에 대한 제어 피질 영향의 뮤린 모델
2019년 8월 16일
여기에서 우리는 열린 머리 통제된 피질 충격을 통해 뮤린 외상성 뇌 손상의 유도를 위한 프로토콜을 기술합니다.
제어 된 피질 영향은 과목과 실험전반에 걸쳐 표준화하기 쉽고 뇌의 정확하게 정의 된 영역에 외상성 뇌 손상의 전체 스펙트럼을 적용 할 수 있습니다. 이 절차를 시연하는 것은 메카 이슬람, 내 실험실에서 연구 기술자입니다. 이 기술은 설치류에 있는 외상성 두뇌 상해를 유도하는 가장 일관되고 재현가능한 양식 남아 있습니다.
절차를 시작하기 전에 영향을 받는 장치를 스테레오탁스 작동 프레임에 연결합니다. 적절한 실험 속도와 적절한 시간에 대해 원하는 생체 역학 파라미터를 가진 작동 장치를 세팅합니다. 새로운 개인 보호 장비와 멸균 장갑을 착용하고 마취 실험 마우스에서 발가락 핀치에 대한 반응의 부족을 확인합니다.
클리퍼를 사용하여 수술 부위의 모피를 면도하고 동물의 눈에 연고를 바르습니다. 그런 다음 수술실에 마우스를 넣고 세 가지 순차요오드 및 알코올 수술 스크럽으로 면도 된 피부를 준비합니다. 제어 된 피질 외상성 뇌 손상을 유도하기 위해 먼저 메스를 사용하여 두개골을 노출하기 위해 두피의 중간선을 따라 1 센티미터 절개를합니다.
수술 부위에서 두피를 철회하고 노출된 두개골의 처진 및 관상 봉합사를 식별합니다. craniectomy를 수행하려면 최대 속도로 드릴을 활성화하고 두개골에 수직비트를 2밀리미터의 좌측에 적용하고 부드러운 균등한 압력으로 관상 봉합사에 2밀리미터 로스트랄을 적용하여 5mm 트레핀 드릴 비트가 있는 마이크로드릴을 장착합니다. 드릴이 두개골을 관통할 때 약간의 줄이 느껴집니다.
집게와 작은 게이지 피하 바늘을 사용하여 뼈 플랩을 제거하고 기본 듀라 메이트를 완전히 노출시키고 충격기 팁을 수술 장으로 회전시하십시오. 스테레오탁스 프레임의 소형 이어바 사이에 양측 측두체 골격을 고정하고 절개 클램프 내의 절개를 잠그면 마우스 헤드에 안정적인 3점 홀드를 만듭니다. 노출된 듀라 마터와 접촉할 때까지 팁을 낮춥춥습니다.
기기의 접촉 센서는 접촉이 이루어졌다는 것을 경고하는 가청 톤을 만듭니다. 충격 팁을 0점에서 철회하고 스테레오탁 프레임의 임팩트 자 위치를 낮게 하여 원하는 충격 깊이를 설정합니다. 그런 다음 작동 장치에서 영향을 활성 상태로 작동한 후 장치를 필드 밖으로 다시 회전하여 동물이 프레임에서 제거되도록 합니다.
부상 직후, 멸균 면이 기울어진 어플리케이터에서 두개골에 직접 압력을 가하고 피질 표면을 손상하여 출혈을 제어하고 두개골을 말리기 위해 신선한 어플리케이터를 사용하십시오. 표준 기술에 따라 두개골 절제술을 통해 두피를 닫고 수술 후 진통제를 투여하십시오. 그런 다음 동물을 측면 탈큐비투스 회복 위치에 놓고 완전한 재복이 있을 때까지 모니터링하여 깨끗한 사전 데운지 케이지에 넣고 실험 과정 동안 3일마다 체중을 측정합니다.
입증 된 부상의 전달은 경막하 인트라파렌키말과 지주 막출혈을 초래합니다. 심한 부상 후 외상성 뇌 손상 뇌 조직 섹션의 조직학적 평가는 상당한 ipsi측면 피질 및 해마 손실뿐만 아니라 모순 된 부종과 왜곡을 밝혀. 심하게 다친 뇌의 MR 이미징은 또한 뇌척수액에 의한 진보적인 조직 손실 및 교체를 보여줍니다.
제어 된 피질 영향은 임상적으로 적용 가능한 뇌 손상의 넓은 범위를 생성 할 수있는 신뢰할 수있는 일관된 부상을 유도. 우리의 통제된 피질 충격 방법은 행동 및 화상 진찰 분석을 위한 가혹한 외상성 뇌 손상의 murine 모형을 생성하고 분자 및 세포 분석을 위한 조직을 생성합니다.
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개요
본 논문은 조절된 피질 충격(controlled cortical impact) 모델을 사용하여 마우스에서 외상성 뇌손상(TBI)을 유도하는 프로토콜을 제시합니다. 본 연구는 이 방법의 신뢰성과 일관성에 초점을 맞추어, 연구자들이 TBI 이후의 다양한 생리학적 반응과 회복 과정을 탐구할 수 있도록 합니다. 주요 분석 내용으로는 조직 손실, 출혈 및 뇌 손상 평가를 위한 잠재적 영상 결과 등이 포함됩니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 외상성 뇌손상
- 실험 모델
배경
- 조절된 피질 충격 기법은 실험 전반에 걸쳐 TBI를 표준화합니다.
- 이 모델을 통해 연구자들은 정의된 뇌 영역에서의 손상 기전을 조사할 수 있습니다.
- 이 방법은 설치류에서 TBI를 유도하기 위한 재현 가능한 방법으로 인정받고 있습니다.
- 조직학적 및 영상 분석 평가는 뇌 조직 반응에 대한 통찰을 제공합니다.
연구 목적
- 마우스에서 외상성 뇌손상(TBI)을 유도하기 위한 신뢰할 수 있는 방법을 개발한다.
- 손상 후 행동 및 영상 분석을 용이하게 한다.
- TBI 후 뇌 조직의 분자 및 세포 검사를 가능하게 한다.
사용된 방법
- 본 연구에서는 제어된 피질 충격법(controlled cortical impact method)을 사용합니다.
- 마취 및 수술 준비를 시작으로, TBI를 모사하기 위해 마우스 모델을 사용합니다.
- 특정 트리밍 매개변수를 통해 경막에 정확한 충격을 전달합니다.
- 회복 상태를 평가하기 위해 수술 후 관리 및 모니터링 프로토콜을 기술합니다.
주요 결과
- 유도된 손상은 피질 및 해마 소실과 같은 유의미한 뇌 조직 변화를 초래합니다.
- MR 영상 촬영을 통해 심각한 뇌 손상 이후 진행되는 조직 소실을 확인할 수 있습니다.
- 조절된 피질 충격(Controlled cortical impact)은 임상적으로 유의미한 영향을 미치는 다양한 정도의 뇌 손상을 일관되게 유발합니다.
- 이 기술은 행동 평가 및 분자 분석을 위한 데이터를 제공합니다.
결론
- 본 연구는 생쥐의 TBI를 조사하기 위한 효과적인 모델을 제시하여 손상 기전에 대한 이해에 기여합니다.
- 조절된 피질 충격법은 회복 및 잠재적인 치료적 개입을 연구하는 데 도움이 됩니다.
- 여기서 얻은 통찰은 뇌 손상 및 신경 가소성에 관한 향후 연구에 정보를 제공할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
조절된 피질 충격(controlled cortical impact, CCI) 모델은 마우스 시스템에서 외상성 뇌 손상을 유도하기 위한 표준화되고 재현 가능한 방법을 제공하여, 손상 기전 및 치료 반응에 대한 일관된 전임상 평가를 가능하게 합니다. 이 접근 방식은 행동, 조직학 및 영상 분석 종말점을 통해 정량화 가능하고 임상적으로 유의미한 병리를 생성함으로써, 신경 치료제 발굴 과정에서 표적 검증과 기전적 리스크 감소를 지원합니다. 이러한 신뢰성은 TBI 병태생리학을 다루는 초기 단계 프로그램의 예측 확신을 높여줍니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 표적 검증
- 과학적 가치: 피질 및 해마 조직의 손실, 부종 및 출혈의 표준화된 유도를 통해 치료 가설의 검증을 가능하게 합니다.
- 운용적 가치: 일관된 동측 뇌 손상 패턴을 생성하여 신뢰할 수 있는 타겟 결합 및 경로 조절 평가를 지원합니다.
- 예측적 가치: 신경 보호 및 신경 복구 전략과 관련된 측정 가능한 결과를 통해 중증 TBI를 모델링함으로써 전임상 선별 평가를 용이하게 합니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 과학적 가치: 화합물 스크리닝을 위한 약력학적 판독값으로 활용될 수 있는 정량화 가능한 조직 손실 및 부종 지표를 생성합니다.
- 운용적 가치: 표준화된 충격 매개변수를 통해 실험실 간 재현 가능한 손상 유도를 가능하게 하여, 분석법 이전과 기관 간 비교 가능성을 지원합니다.
- 분석 준비도: MR 영상으로 정의된 조직 대체 및 조직학적 점수와 같은 결과물은 고함량 정량적 스크리닝 플랫폼을 가능하게 합니다.
중개 및 전임상 연구
- 중개 연구 관련성: 인간의 외상성 뇌손상(TBI)에서 관찰되는 경막하, 뇌실질 내 및 지주막하 출혈 양상을 유도하여 질환 모델의 충실도를 높입니다.
- 기전적 위험 완화: 1차 충격에 따른 2차 분자 및 세포 경로의 평가를 지원하여 타겟 선정 및 바이오마커 전략 수립에 기여합니다.
- 전임상 연속성: 종단적 분자 분석 및 행동 평가를 위한 조직을 제공하여, 기능적 결과와 병리학적 상태 간의 상관관계 분석을 가능하게 합니다.
파이프라인 및 워크플로 통합
CCI 모델은 타겟 검증부터 리드 물질 발굴, 전임상 효능 시험에 이르는 발견 연속체에 적합하며, 특히 손상의 일관성이 용량-반응 및 작용 기전 연구에 매우 중요한 중추신경계(CNS) 표적 치료제 연구에 유용합니다.
- 발견 생물학: 표준화된 피질 충격 후 신경 염증, 흥분성 독성 및 세포 사멸 경로에 대한 가설 기반 테스트를 가능하게 합니다.
- 스크리닝: 화합물 효과 크기 결정에 적합한 재현 가능한 정량적 출력값(예: 부피별 조직 손실, 출혈 영역)을 제공합니다.
- 분석: 통합 분석 및 교차 기능적 의사 결정을 지원하는 행동학적, 조직학적 및 영상학적 다중 모드 데이터를 생성합니다.
- 중개 연구: 주요 임상 TBI 병리를 반영하여 전임상 연구에서 바이오마커 일치 및 병태생리학적 관련성을 지원합니다.
- 기업 내 재사용: TBI 기전 또는 신경 보호를 대상으로 하는 여러 프로젝트에서 반복적으로 사용할 수 있는 플랫폼 역량을 구축합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: TBI 모델링의 생물학적 변동성을 줄여 표적 검증 및 기전 규명의 신뢰도를 높입니다.
- 운영적 가치: 표준화된 수술 및 충격 절차를 통해 연구자와 실험실 간의 재현성을 향상시킵니다.
- 전략적 가치: 질환 관련 시스템에서 신뢰할 수 있는 효능 신호를 제공함으로써 조기 go/no-go 결정을 가능하게 합니다.
- 포트폴리오 영향: 일관되고 전이 가능한 손상 모델링을 통해 신경 치료 프로그램에 대한 위험 조정 투자를 지원합니다.
구현 시 고려 사항
- 두개골 절제술의 정밀도와 경막의 무결성을 보장하기 위해 설치류 신경외과 수술, 정위 고정 장치 사용 및 무균 기법에 대한 전문 지식이 필요합니다.
- 손상 표준화를 위해 속도, 깊이 및 유지 시간이 보정된 제어 피질 충격기(controlled cortical impactor)의 사용이 필요합니다.
- 회복 관련 혼란 변수로 인한 가변성을 최소화하기 위해 표준화된 수술 후 관리 및 모니터링 프로토콜이 필수적입니다.
- 다양한 모델에 적용할 경우, 서로 다른 계통이나 연령에서도 동일한 손상 심각도를 유지하기 위해 충격 파라미터에 대한 검증이 필요합니다.
- 실질적인 제한 사항으로는 일관된 골편 제거 및 충격기 팁 배치를 위해 수술자의 숙련도에 기술적으로 의존한다는 점이 있습니다.
바이오 제약 FAQ
Chapters in this video
0:04
Title
0:42
Pre-Surgical Preparation
1:24
Controlled Cortical Traumatic Brain Injury (TBI) Induction
3:02
Surgical Site Closure and Post-Operative Care
3:39
Results: Representative Gross, Histologic, and MRI Evaluation of Mouse Brain Tissue After Severe TBI
4:16
Conclusion
