반복적 확산 외상성 뇌 손상의 마우스 모델에서 외상 후 간질 유도
February 10th, 2020
이 체계적인 프로토콜은 반복적인 가벼운 외상성 뇌 손상 후에 외상 후 간질의 새로운 동물 모델을 설명합니다. 첫 번째 부분은 수정된 체중 감소 모델을 사용하여 외상성 뇌 손상 유도 단계를 자세히 설명합니다. 두 번째 부분은 단일 및 다중 채널 뇌전도 데이터 수집 시스템에 대한 수술 접근 방식에 대한 지침을 제공합니다.
우리의 프로토콜은 가벼운 외상성 뇌 손상에 의해 유도 된 외상 후 간질의 마우스 모델을 자세히 설명하는 첫 번째입니다. 온화한 확산 외상성 뇌 손상 모델의 사용은 거의 항상 확산 성분을 가지고 인간의 외상성 뇌 손상의 병리학의 중요한 측면을 모방. 바이오마커와 치료법을 개발하기 위해서는 인간 병리학의 측면을 적절히 재현하는 모델을 이용한 연구가 필요합니다.
우리의 외상성 뇌 손상 모델은 또한 가벼운 외상성 뇌 손상 또는 뇌진탕 후 뇌 기능의 손상을 일으키는 메커니즘에 대한 통찰력을 제공 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다. 통증 반사에 대한 반응의 부족을 확인 한 후, 폼 패드에 마우스를 배치하고 체중 드롭 튜브 아래에 마우스의 머리를 배치합니다. 평평한 1.3 센티미터 직경 1 밀리 미터 두께 880 밀리 그램 무게 스테인레스 스틸 디스크를 눈과 귀 사이에 동물의 머리 중앙에 놓습니다.
무게 드롭 튜브의 핀을 제거하여 높이 50cm에서 100그램 의 무게 로드를 방출합니다. 대조군 마우스의 가짜 부상을 유도하기 위해, 체중 감소 시 핀의 우발적인 방출을 방지하기 위해 튜브에서 웨이트 로드를 제거한다. 체중 감소 유도 후, 전체 recumncy까지 모니터링멸균 폴리 안감 흡수 수건으로 덮여 가열 패드에 동물을 배치합니다.
그런 다음 회수 젤과 45 분 동안 몇 가지 촉촉한 차우 조각가열 패드에 따뜻하게 된 깨끗한 케이지에 마우스를 놓습니다. EEG 전극 이식수술장을 준비하기 위해 온도 센서를 패드에 놓고 재마취된 뇌 손상을 입은 마우스를 스테레오전술 장치의 가열 패드 위에 멸균 커튼위에 놓습니다. 이어 바에 머리를 고정 한 후, 동물의 눈에 윤활 연고를 적용하고 두피에서 머리를 제거하기 위해 depilatory 크림을 사용합니다.
포비도오요드 수술 용액 3개, 동면 동작으로 70%에탄올로 노출된 피부를 소독합니다. 두피를 제거한 후, 노출된 영역을 확장하기 위해 열린 피부 테두리에 작은 헤모스타트를 발라주세요. 다음으로 메스를 사용하여 골막을 부드럽게 제거하고 과산화수소로 두개골을 면봉하십시오.
두개골이 조직을 지우고 희끄무레한 모양을 나타낼 때 멸균 거즈 또는 면봉으로 뼈를 말리십시오. 전극 이식의 경우, 0.5mm 강철 비트가 5, 000 ~ 6, 000 회전으로 고속 드릴을 사용하여 나사 전극에 대한 6 개의 버 구멍을 만듭니다. 모든 구멍이 뚫었을 때, 여섯 개의 나사 전극을 버 구멍에 넣고 치과 시멘트 파우더 반 스쿱을 여러 방울의 용매와 섞습니다.
주걱을 사용하여 치과 시멘트 혼합물이 끈적 거리지만 가단성이 있고 동물의 두개골에 놓을 때 적절하게 응축 될 정도로 뻣뻣해질 때까지 저어줍니다. 두개골의 전체 노출 표면과 각 나사 전극에 시멘트를 적용합니다. 1-2분 후 납땜 철을 켜고 세 개의 EEG 헤드 마운트를 스테레오테데틱 홀더 암에 넣습니다.
6개의 와이어 리드 위치가 각 나사 전극의 와이어 리드의 위치와 일치되도록 헤드 마운트를 두개골 위에 배치합니다. 그것의 복부 부분이 치과 시멘트의 위에 달려 있도록 장치를 낮춥다. 각 나사 전극의 와이어를 헤드 마운트의 해당 와이어 리드로 비틀고, 각 꼬인 와이어 쌍을 납땜하여 적절한 신호 전도를 하고 가위를 사용하여 과도한 와이어를 다듬습니다.
납땜 된 와이어 쌍을 헤드 마운트 주위에 구부립니다. 모든 쌍이 구부러졌을 때, 머리 마운트의 검은 부분만 노출 상태로 신선한 치과 시멘트로 와이어를 모두 덮습니다. 피부 플랩을 들고 있는 헤모스타트를 방출하고 감염을 피하기 위해 임플란트 주변 지역에 클로르헨시딘 방부제를 적용하십시오.
그런 다음 동물을 장치에서 균형으로 옮기고 동물의 무게를 향후 모니터링에 대한 참조로 측정한 후 동물을 모니터링, 복구 젤 및 몇 가지 습한 차우 조각으로 따뜻한 가열 패드에 깨끗한 케이지에 넣습니다. 이 그림에서, 마우스에서 자발적인 발작97일 반복된 체중 투하 외상성 뇌 손상이 본 비디오 프로토콜에서 입증된 바와 같이 구성된 3개의 EEG 헤드 마운트를 사용하여 기록된 것으로 나타났다. 여기서, 마우스에 기록된 자발적인 비경련성 전극 발작이 반복된 체중 투하 후 65일 후에 외상성 뇌 손상을 나타내었다.
이 그림에서, 마우스에서 자발적인 발작23일 반복 된 체중 드롭 외상성 뇌 손상은 하나의 EEG 헤드 마운트를 사용하여 기록되었다. 전형적인 발작의 스펙트럼 힘은 15 헤르츠에서 피크와 10 에서 40 헤르츠의 범위에있을 가장 높은 밀도를 나타냅니다. 이 프로토콜은 반복적인 체중 투하 외상성 뇌 손상 후 동물에서 발작 발병에 대한 타임 라인을 보여줍니다 일부 동물에서 발작 클러스터링의 발생률을 시연하고 간헐적 인 기록보다는 연속 획득의 중요성을 강조.
강철 디스크의 적절한 배치, 나사 전극의 신중한 이식 및 와이어 리드의 신중한 납땜은 성공적인 장기 실험에 모두 중요합니다. EEG 모니터링 후 발작을 일으키는 뇌 손상을 입은 동물은 세포, 분자 및 생리적 차이에 대한 후속 분석을 하지 않는 동물으로부터 계층화될 수 있습니다. 외상성 뇌 손상을 입어도 발작을 일으키지 않는 동물에게 외상 후 간질을 계층화하는 것은 개입 및 바이오 마커의 발달에 매우 중요합니다.
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개요
이 프로토콜은 경미한 외상성 뇌 손상에 의해 유발된 외상 후 간질의 새로운 마우스 모델을 설명합니다. 수정된 무게 강하 모델을 사용하여 외상성 뇌 손상을 유도하는 방법을 자세히 설명하고 뇌파 데이터 수집을 위한 지침을 제공합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 외상성 뇌 손상
- 전기 생리학
배경
- 외상 후 간질은 외상성 뇌 손상의 중요한 결과입니다.
- 경미한 외상성 뇌 손상은 종종 인간 병리를 반영하는 확산 성분을 가지고 있습니다.
- 연구 모델은 바이오마커와 치료법을 개발하는 데 필수적입니다.
- 이 모델은 외상 후 뇌 기능 장애의 메커니즘을 규명하는 것을 목표로 합니다.
연구 목적
- 외상 후 간질을 연구하기 위한 신뢰할 수 있는 동물 모델을 확립합니다.
- 인간 외상성 뇌 손상 조건을 모방합니다.
- 잠재적 치료법과 바이오마커에 대한 연구를 촉진합니다.
사용된 방법
- 무게 강하 방법을 사용한 경미한 외상성 뇌 손상의 유도.
- 손상 유도를 위해 마우스의 머리에 스테인리스 스틸 디스크를 배치합니다.
- 뇌 활동 모니터링을 위한 뇌파 데이터 수집.
- 적절한 손상 유도를 보장하기 위한 통증 반사 평가.
주요 결과
- 마우스 모델에서 외상 후 간질의 성공적인 유도.
- 뇌파 검사에서 데이터 수집 프로토콜의 확립.
- 손상 후 뇌 기능 장애의 메커니즘에 대한 통찰.
- 바이오마커 및 치료 전략에 대한 향후 연구의 가능성.
결론
- 이 모델은 외상 후 간질 연구에 귀중한 도구를 제공합니다.
- 인간 외상성 뇌 손상의 조건을 긴밀히 모방합니다.
- 추가 연구는 치료 및 조건의 이해 향상으로 이어질 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
This model addresses a critical gap in preclinical epilepsy research by enabling study of diffuse traumatic brain injury without focal lesions, mirroring the majority of human TBI cases. It supports target validation and mechanistic de-risking for anti-epileptogenic interventions by providing a reproducible system to study epileptogenesis after mild, repetitive injury. The latency period and spontaneous seizure phenotype allow for longitudinal biomarker screening and therapeutic window assessment in a disease-relevant system.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in diffuse TBI-induced epileptogenesis without confounding focal lesions.
- Operational Value: Provides a disease-relevant system for functional target validation and pathway clarification in acquired epilepsy.
- Predictive Value: Supports predictive confidence by modeling human-like latency and spontaneous seizure onset after mild injury.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates quantifiable electrographic seizure endpoints (10–40 Hz spectral power, peak at 15 Hz) for compound screening.
- Reproducibility: Standardized weight drop parameters (100g from 50cm) and electrode placement enable consistent seizure induction across cohorts.
- Scalability: Continuous video-EEG monitoring supports longitudinal assessment of seizure burden and clustering for therapeutic response evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Mirrors human PTE latency and seizure semiology, supporting biomarker alignment and preclinical validation.
- Mechanistic De-risking: Allows stratification of epileptic vs. non-epileptic TBI animals for mechanistic analysis of impairment and intervention response.
- Risk-Adjusted Advancement: Enables evaluation of disease-modifying effects rather than acute seizure suppression, reducing late-stage biological risk.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for disease-modifying anti-epileptogenic strategies.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of epileptogenic pathways following diffuse, non-lesional TBI.
- Screening: Enables assay development using continuous EEG readouts to quantify seizure incidence, duration, and spectral features.
- Analytics: Provides quantitative dependent variables (seizure onset latency, clustering, power spectra) for comparing genetic, pharmacological, or environmental conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical validation via latency-period monitoring and spontaneous convulsive/non-convulsive seizure phenotypes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for chronic epilepsy modeling across genetic backgrounds and injury paradigms.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in PTE etiology by isolating diffuse injury as a sufficient trigger for epileptogenesis.
- Operational Value: Standardizes surgical and induction procedures (disc placement, burr hole patterning, electrode soldering) for cross-site reproducibility.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by identifying compounds that modify epileptogenesis rather than merely suppress seizures.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on disease-modifying potential in a clinically reflective model.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotactic surgery, EEG electrode implantation, and soldering techniques for reliable signal acquisition.
- Dependent on precise instrumentation: weight drop tube, high-speed drill (0.5mm bit, 5,000–6,000 RPM), and multi-channel EEG acquisition systems.
- Necessitates cross-team standardization of postoperative care protocols (heating pads, recovery gel, monitoring) to minimize variability in seizure latency.
- Adaptation considerations include model scalability to rat systems or alternative injury modalities while preserving diffuse injury characteristics.
- Practical limitations include surgical morbidity risk and the need for months-long monitoring, demanding sustained animal care and data management infrastructure.
