쥐에서 모터 틱 발현의 급성 및 만성 실험 모델 생성
May 27th, 2021
우리는 쥐를 자유롭게 행동하여 틱 발현의 급성 및 만성 실험 모델을 생성하기위한 프로토콜을 제시합니다. 모델은 줄무늬 캐뉼라 이식 및 후속 GABAA 길항제 응용 프로그램을 기반으로합니다. 급성 모델은 일시적인 주사를 사용하는 반면 만성 모델은 피하 이식 된 미니 삼투압 펌프를 통해 장기간 주입을 사용합니다.
이 프로토콜은 일시적 또는 만성 방식으로 자유롭게 행동하는 쥐에서 모터 틱을 유도하는 방법을 배치하여 tic 장애의 독특한 실험 모델을 설명합니다. 이 방법의 주요 장점은 투렛 증후군 및 기타 틱 질환을 연구하는 데 널리 사용되는 틱 발현의 유일한 가능한 모델을 설명한다는 것입니다. 시각적 데모는 맞춤형 장치 준비 및 이식 수술의 복잡한 과정을 명확히 합니다.
절차를 시연하는 것은 내 실험실대학원생인 에스더 빈더와 실험실 매니저인 카티아 벨렐로프스키가 될 것입니다. 먼저 25게이지 스테인리스 스틸 저포와 0.013 인치 더미 탈착식 내부 와이어를 절단하여 임플란트 캐뉼라를 준비하십시오. 이 더미 와이어를 임플란트 캐뉼라에 삽입하여 끝에 도달하고 과도한 와이어를 구부립니다.
그런 다음 인젝터를 준비하기 위해 70센티미터 유연한 폴리머 마이크로보레 튜브를 잘라냅니다. 회전 도구로 30 게이지 스테인레스 스틸 저혈압을 절단하여 주입 캐뉼라를 준비합니다. 이 주입 캐뉼라의 3 밀리미터를 유연한 튜브에 삽입하고 인젝터를 얻기 위해 그 사이의 관절을 접착제로 붙입니다.
수술을 수행할 때 임플란트 통을 캐뉼라 홀더에 밀어 쥐의 뇌의 이식 대상까지 낮춥춥니까. 치과 시멘트를 적용하여 쥐의 두개골에 이식 된 캐뉼라를 부착하십시오. 준비된 더미를 이 임플란트 캐뉼라에 삽입하고 두개골 부위의 나머지 부분에 치과 시멘트를 적용하여 모든 임플란트를 덮습니다.
미세 주입을 수행하기 위해, 바이큐컬린으로 채워진 정밀 유리 현미경에 인젝터를 부착하고 분당 0.35 마이크로 리터의 속도와 0.35 마이크로 리터의 총 부피로 설정을 구성한다. 실험 케이지에 쥐를 놓습니다. 더미를 제거하고 마지막을 통해 이식 된 캐뉼라에 인젝터를 삽입합니다.
주입 펌프 기계를 시작하고 스톱워치를 사용하여 틱 개시 및 종료 시간을 추적합니다. 주입 1 분 후 인젝터를 제거하고 더미를 천천히 다시 삽입하십시오. 12밀리미터 25 게이지 스테인리스 스틸 저포와 주입 캐뉼라를 절단하여 캐뉼라 가이드를 준비하여 30 게이지 스테인리스 스틸 저포를 절단합니다.
0.005 인치 직경 와이어를 주입 캐뉼라에 삽입하고 의도 된 위치에서 L 모양으로 구부립니다. 다음으로 8센티미터 폴리에틸렌 PE10 튜브를 절단하여 유연한 카테터 튜브를 준비합니다. 주입 캐뉼라에서 내부 와이어를 제거하고 시아노아크릴레이트 접착제와 가속기를 사용하여 주입 캐뉼라의 구부러진 부분 근처에서 3밀리미터 겹치는 캐뉼라 가이드를 붙입니다.
그런 다음 주입 캐뉼라의 수평 부분을 카테터 튜브에 삽입합니다. 펌프 흐름 중재자의 반투명 캡을 배출합니다. 튜브 어댑터를 70% 알코올로 담그고 흰색 플랜지에 닿을 때까지 흐름 중재자의 짧은 캐뉼라 부분에 부착합니다.
유연한 카테터 튜브를 튜브 어댑터에 삽입하고 모든 연결을 접착하면서 클립 스탠드를 사용하여 긴 캐뉼라 부품을 보관하십시오. 미니 삼투압 펌프를 종이 닦아로 감싸고 클립 홀더 스탠드를 사용하여 개구부를 위쪽으로 향하여 수직으로 고정합니다. 27 게이지 무딘 바늘주사기를 사용하여 aCSF로 펌프를 채우고 공기 입력을 피하십시오.
27 게이지 무딘 바늘주사기를 사용하여 주입 튜브의 긴 캐뉼라 부분을 aCSF로 채웁니다. 그리고 펌프에 삽입합니다. 펌프를 식염수 비커에 37도에서 최소 4~6시간 동안 배치합니다.
쥐 의 뒷면에 피하 포켓을 만들 또는 개봉 하 고 중간 견갑 하 라인을 통해 피부 아래 알코올 살균 된 hemostat를 닫는. 수조에서 펌프를 제거하고 종이 닦아로 덮인 쥐에 놓습니다. 캐뉼라 홀더에 주입 튜브의 캐뉼라 가이드 슬라이드.
펌프를 헤스트로 잡고 피하 주머니에 부드럽게 삽입합니다. 대상에 주입 캐뉼라를 이식하고 젤 접착제를 사용하여 두개골에 붙입니다. 주입 캐뉼라를 수정하고 카테터가 꼬임이 없는지 확인하고 모든 임플란트를 치과 시멘트로 덮습니다.
펌프 교체 수술을 수행하려면 27 게이지 무딘 바늘이 있는 주사기를 사용하여 펌프에 비큐컬라인을 주입하십시오. 공기가 유입되는 것을 방지하기 위해 주사기를 제거하면서 비큐컬라인을 계속 주입하십시오. 펌프 내부에 유동 중재자를 삽입하고 37°C의 수조에 적어도 4~6시간 동안 식염수 비커에 펌프를 넣습니다.
이식된 펌프 위의 피부에 절개를 합니다. 실온 aCSF로 포켓을 씻고 거즈 패드로 말리십시오. aCSF가 채워진 펌프를 유량 중재자로부터 분리하여 폐기합니다.
마찬가지로 비큐컬린이 채워진 펌프에서 유량 중재자를 분리하고 폐기합니다. 이식된 유동 중재자에 비큐컬린 으로 채워진 펌프를 부드럽게 부착하고 조직 접착제로 절개 라인을 붙입니다. 급성 모델에서, tics는 bicuculline 미세 주입 후에 몇 분 나타나기 시작하고 결국 부패하고 중단하는 분의 수십 동안 지속됩니다.
만성 모델에서, tics는 일반적으로 낮에 변동하고 조용한 깨어있는 상태에서 가장 명확하게 관찰 할 수있는 양성골 이 가득 펌프 이식 다음 첫 날에 나타나기 시작합니다. 모터 틱은 가속도계 및 자이로 스코프 신호에서 검출 할 수있는 입체 역학 서명이 있습니다. 마찬가지로, 틱 타이밍은 또한 큰 진폭 LFP 과도 스파이크의 출현으로 인해 코르티코 기저 신경경로 전반에 걸쳐 로컬 필드 잠재적 신호를 사용하여 평가될 수 있다.
이 모형은 시간의 연장된 기간 동안 다른 행동, 환경 및 약리학 내정간섭다음 tic 표현의 연구 결과 가능하게 했습니다.
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개요
이 프로토콜은 자유롭게 행동하는 쥐에게 일시적 또는 만성적인 방식으로 운동성 틱을 유도하는 방법을 설명하여, 틱 장애에 대한 독특한 실험 모델을 묘사합니다. 이 방법의 주요 장점은 투렛 증후군 및 기타 틱 장애를 연구하는 데 널리 사용되는 틱 표현의 유일한 가능한 모델을 설명한다는 것입니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 행동 과학
- 정신과
배경
- 틱 장애 모델은 투렛 증후군을 이해하는 데 필수적입니다.
- 연구는 쥐에게 운동성 틱을 유도하는 데 초점을 맞추고 있습니다.
- 연구 목적을 위해 급성 및 만성 모델이 모두 개발되었습니다.
- 시각적 시연은 수술 절차를 이해하는 데 도움을 줍니다.
연구 목적
- 쥐에서 틱 표현 모델을 생성하는 프로토콜을 제시합니다.
- 틱 장애를 효과적으로 연구하는 방법을 제공합니다.
- 틱 장애의 기전에 대한 이해를 향상시킵니다.
사용된 방법
- 선조체 관 삽입.
- GABA A 길항제의 적용.
- 급성 모델을 위한 일시적 주사.
- 만성 모델을 위한 소형 삼투압 펌프를 통한 장기간의 침윤.
주요 결과
- 자유롭게 행동하는 쥐에게 운동성 틱의 성공적인 유도.
- 급성 및 만성 틱 표현 방법의 시연.
- 복잡한 절차에 대한 이해를 높이는 시각적 보조.
- 향후 틱 장애 연구를 위한 신뢰할 수 있는 모델의 확립.
결론
- 이 프로토콜은 틱 장애를 연구하는 연구자들에게 귀중한 자원을 제공합니다.
- 이러한 모델은 치료 개입의 탐구를 촉진할 수 있습니다.
- 추가 연구는 이 기초 작업을 바탕으로 이 분야의 지식을 발전시킬 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Establishing reliable animal models of motor tic expression enables mechanistic de-risking in early discovery for neuropsychiatric targets. These acute and chronic rat models support target validation by linking striatal GABAA modulation to behavioral phenotypes relevant to Tourette syndrome and related disorders. The ability to study tic dynamics over varying timescales enhances predictive confidence in pathway modulation strategies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses regarding basal ganglia pathway modulation in tic pathophysiology.
- Operational Value: Enables functional target validation through inducible, quantifiable motor tic phenotypes.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by modeling target engagement effects on tic expression dynamics.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for assessing compound effects on tic frequency and kinematics.
- Operational Value: Provides standardized, reproducible readouts via accelerometer, gyroscope, and LFP signal analysis.
- Scalability: Chronic model supports prolonged compound exposure studies for chronic dosing regimens.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Models enable study of tic expression across behavioral, environmental, and pharmacological interventions.
- Mechanistic De-risking: Links cortico-basal ganglia pathway activity to tic generation via LFP transient spikes.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions based on target modulation effects on tic dynamics over days or weeks.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into discovery biology for hypothesis testing, screening for assay readiness, and translational research for preclinical continuity.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of striatal disinhibition mechanisms in tic generation.
- Screening: Enables assay readiness through quantifiable tic expression metrics and device compatibility for concurrent recordings.
- Analytics: Delivers quantitative dependent variable measurements including tic initiation/termination times, kinematic signatures, and LFP transient spikes.
- Translational Research: Connects acute and chronic models to preclinical validation of target modulation effects on tic phenotypes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for chronic neuropsychiatric model studies via implantable infusion systems.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation through mechanistic link between GABAA antagonism and tic expression.
- Operational Value: Standardization and reproducibility via implanted cannula systems and pump-based delivery.
- Strategic Value: Improved go/no-go decisions by evaluating target effects on tic frequency and duration.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization of neuropsychiatric targets based on behavioral phenotype modulation.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery and cannula implantation.
- Dependent on precision infusion systems and neurochemical agents like bicuculline.
- Necessitates cross-team standardization for behavioral scoring and signal processing.
- Adaptation considerations across rodent strains and tic phenotype variability.
- Practical limitations include surgical complexity of chronic model and equipment durability over extended studies.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:51
Generation of Acute Experimental Model of Motor Tic Expression in a Rat
2:38
Generation of Chronic Experimental Model of Motor Tic Expression in a Rat
4:32
Implantation of Chronic Model (Osmotic Pump) into the Rat
6:19
Results: Tic Expression in Both Models
7:11
Conclusion
