헤모글로빈의 뇌실내 주사를 통한 신생아 뇌실내 출혈 모델링
August 25th, 2022
우리는 인간에서 볼 수 있는 병리를 모방한 쥐 새끼를 사용하여 신생아 뇌실내 출혈 모델을 제시합니다.
이 프로토콜은 새로운 치료 전략을 테스트하기 위해 심실에 헤모글로빈 주입을 활용하여 IVH 유발 뇌 손상 및 뇌수종의 임상 적으로 관련된 모델을 개발하기 때문에 중요합니다. 이 기술의 주요 장점은 헤모글로빈 및 철 경로 혈액 분해 생성물에 의해 특별히 매개되는 IVH의 병리를 연구 할 수 있다는 것입니다. 이 기술은 또한 사용하기 쉽고 다양합니다.
이 기술의 의미는 IVH 병태생리학에 대한 더 깊은 이해와 IVH 후 신경학적 후유증 예방을 위한 임상적으로 관련된 치료 전략의 평가를 가능하게 하기 때문에 출혈성 뇌수종에 대한 치료법 개발로 확장됩니다. 절차를 시연하는 것은 호주 연구소의 부교수 인 Sruthi Ramagiri가 될 것입니다. 시작하려면 마취 된 쥐를 마취 어댑터에 위치시킨 상태에서 정위 장치에 엎드려 놓으십시오.
그런 다음 외이도에 파열되지 않는 이어 바를 조여 머리를 고정하십시오. 머리를 청소하려면 먼저 머리 중앙의 Betadine에 적신 멸균면 팁 애플리케이터를 만지고 바깥쪽으로 이동하여 Betadine을 원으로 펼칩니다. 그런 다음 70 % 에탄올에 담근 애플리케이터로 과정을 반복하십시오.
다음으로 메스를 사용하여 머리 중앙을 수직으로 0.3cm 절개하여 두개골의 브레그마를 노출시킵니다. 그런 다음면 팁 애플리케이터를 사용하여 해당 부위를 건조시킵니다. 정위 주입기를 설정하려면 이전에 준비된 헤모글로빈 용액을 0.3 또는 0.5 밀리리터 주사기에 넣고 주사기를 정위 주입기 시스템에 놓습니다.
그런 다음 입체 인젝터 인터페이스를 켜고 구성 버튼을 클릭하여 주입량 및 속도 설정을 입력합니다. 볼륨을 클릭하고 볼륨을 20, 000 나노 리터로 설정하십시오. 그런 다음 주입 속도를 클릭하고 분당 8, 000 나노 리터로 설정하십시오.
위치 재설정 버튼을 클릭하여 구성을 종료합니다. 바늘 끝에 작은 헤모글로빈 구슬이 나타날 때까지 주입 버튼을 클릭하여 바늘 끝을 세척한 다음 면봉이 있는 어플리케이터를 사용하여 구슬을 부드럽게 제거합니다. 동물 주사를 시작하려면 주사기의 중간 및 전후 위치를 조정하여 정위 주입 시스템에서 브레그마를 0으로 설정하십시오.
그런 다음 주사기 바늘을 내려 브레그마의 두개골을 부드럽게 만집니다. 선택한 좌표를 확인한 후 주사기 바늘을 두개골 위로 1cm 들어 올려 두피를 청소하십시오. 중간 및 전후 좌표를 설정합니다.
그런 다음 바늘이 두개골에 부드럽게 닿도록 주사기를 내리고 30 초 동안 배측 좌표를 설정하십시오. 좌표가 설정되면 입체 인젝터 인터페이스에서 실행 버튼을 클릭하여 주입을 시작합니다. 주입이 끝나면 용액의 역류를 최소화하기 위해 바늘을 2 분 동안 그대로 두십시오.
그런 다음 바늘 끝이 두피 위 2cm가 될 때까지 2 분 동안 배측 좌표를 따라 주사기를 천천히 빼냅니다. 그런 다음 정위 인젝터 암을 수술 필드에서 멀리 돌리고 6-O 모노 필라멘트 봉합사로 두피를 닫습니다. MRI의 경우 T2 가중 고속 스핀 에코 시퀀스를 선택하여 T2 가중 영상을 수행합니다.
텍스트에 설명 된대로 MRI 매개 변수를 설정 한 후 계속 버튼을 클릭하여 시퀀스를 시작합니다. 이미지 처리 및 뇌 부피 분석을 위해 분할 소프트웨어에서 기본 T2 가중치 데이터를 엽니다. 측면 심실을 수동으로 묘사하려면 페인트 브러시 모드를 클릭하고 사각형 브러시 스타일을 선택한 다음 브러시 크기를 1로 조정하십시오.
그런 다음 레이아웃 검사기를 클릭하고 축 뷰를 선택한 다음 확대/축소를 클릭하여 맞춥니다. 그런 다음 이미지와 추적에 커서를 놓고 측면 심실 공간을 채 웁니다. 마지막으로 도구 모음에서 세분화를 클릭한 다음 볼륨 및 통계를 클릭하여 분할된 볼륨을 봅니다.
헤모글로빈 주사를받은 동물은 MRI를 통해 평가했을 때 중등도의 심실 비대가 발생했습니다. ACSF 주사 동물에 비해 24 시간 및 헤모글로빈 주사 후 72 시간에 상당히 큰 측방 심실을 가졌습니다. 두 그룹의 쥐 사이의 측심실 부피의 차이는 38 일 후에 유의하지 않았지만 MRI 스캔은 헤모글로빈을 투여받은 쥐의 44 %가 여전히 해결되지 않은 심실 비대를 가지고 있음을 보여주었습니다.
또한, ACSF와 비교하여 헤모글로빈 주사는 38 일 후에 백질 부피가 현저히 감소했습니다. 헤모글로빈은 또한 식염수 또는 전혈이 아닌 헤모글로빈을 주사한 후 전염증성 사이토카인 종양 괴사 인자 알파의 상당히 높은 수준으로부터 명백한 바와 같이 생체내에서 염증 반응을 촉진시켰다. 또한, 신경교 원 섬유 산성 단백질의 면역 조직 화학적 염색은 ACSF 주사 후보다 헤모글로빈 주사 후 성상 세포의 활성화가 유의하게 더 높은 것으로 나타났다.
이 절차를 시도 할 때 기억해야 할 가장 중요한 것은 헤모글로빈이 측면 심실로 전달되도록 올바른 주입 좌표를 설정하는 것입니다. 이 절차에 따라 CSF 추적자를 CSF 공간으로 전달하여 CSF 순환의 변화와 IVH 이후의 유출 패턴을 평가할 수 있습니다. 이 추가 방법은 IVH PHH에서 CSF 흐름이 변경되는 방식을 다룹니다.
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개요
이 연구는 쥐 새끼를 사용하여 신생아 뇌실내 출혈(IVH)에 대한 임상적으로 관련성 있는 모델을 제시합니다. 뇌실에 헤모글로빈을 도입하여 인간의 병리를 모방하고, 출혈 후 수두증을 대상으로 한 치료 전략의 평가를 가능하게 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 신생아 뇌 손상
- 수두증 모델링
배경
- 뇌실내 출혈(IVH)은 신생아의 신경학적 문제의 중요한 원인입니다.
- 현재 모델은 헤모글로빈과 철분 분해 산물의 영향을 연구하는 데 특이성이 부족합니다.
- IVH 병태생리학의 이해는 치료 개입을 개발하는 데 중요합니다.
- 이 연구는 IVH 병리학의 모델링 불일치를 메우는 것을 목표로 합니다.
연구 목적
- 인간 상태를 모방하는 IVH의 쥐 모델을 개발합니다.
- 헤모글로빈이 뇌실 크기에 미치는 영향과 그 염증 효과를 평가합니다.
- IVH 관련 합병증에 대한 새로운 치료법을 테스트할 수 있는 플랫폼을 제공합니다.
사용된 방법
- 프로토콜에는 신생아 쥐 뇌실에 헤모글로빈을 입체 정위적으로 주입하는 것이 포함됩니다.
- 쥐 새끼는 마취되고, 주입을 위해 두개골에 접근할 수 있도록 0.3cm 절개를 합니다.
- 주사 후 MRI를 사용하여 특정 시간 간격에 따른 뇌 변화를 평가합니다.
- 측정에는 뇌실 부피, 염증 반응 및 성상세포 활성화가 포함됩니다.
주요 결과
- 헤모글로빈 주입은 현저한 뇌실 확장증 및 염증성 사이토카인 상승을 초래했습니다.
- 헤모글로빈 주입된 쥐 새끼에서 성상세포 활성화는 대조군에 비해 현저히 높았습니다.
- 시간에 따라 치료군 간의 측측 뇌실 부피의 차이가 관찰되었습니다.
결론
- 이 연구는 IVH 및 그 합병증에 대한 치료법을 연구하기 위한 귀중한 모델을 제시합니다.
- 이 연구 결과는 IVH 병태생리학 및 헤모글로빈의 영향에 대한 이해를 향상시킵니다.
- 얻은 통찰은 IVH 후 신경학적 결과에 대한 개선된 치료 전략으로 이어질 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Reliable modeling of neonatal intraventricular hemorrhage (IVH) and posthemorrhagic hydrocephalus (PHH) is critical for translational neuroscience and neurotherapeutic discovery. This hemoglobin-based rat model enables precise interrogation of hemoglobin-mediated injury mechanisms, supporting predictive confidence in early-stage target validation and therapeutic screening. The approach addresses a key inflection point for de-risking neurodevelopmental drug portfolios targeting IVH-induced brain injury and hydrocephalus.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables mechanistic de-risking of hemoglobin and iron pathway involvement in IVH pathology.
- Supports functional target validation for neuroinflammation and white matter injury pathways.
- Facilitates hypothesis-driven evaluation of candidate neuroprotective interventions.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible in vivo system for quantitative assessment of ventricular enlargement and white matter loss.
- Standardizes MRI-based volumetric readouts for cross-study comparability.
- Enables robust screening of pharmacological agents targeting IVH-induced injury mechanisms.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant endpoints such as hydrocephalus and neuroinflammation observed in clinical PHH.
- Supports continuity from mechanistic discovery to preclinical efficacy testing of neurotherapeutics.
- Facilitates biomarker development for translational studies in neonatal brain injury.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates into the discovery-to-preclinical continuum for neurodevelopmental disorders, bridging mechanistic studies and therapeutic candidate evaluation.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing of hemoglobin-mediated injury and inflammatory pathways in neonatal brain injury.
- Screening: Delivers standardized, quantitative MRI and histological outputs for compound evaluation.
- Analytics: Provides volumetric and cytokine measurements to compare intervention effects across cohorts.
- Translational Research: Aligns preclinical findings with clinical features of PHH, supporting biomarker and endpoint selection.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, reproducible platform for ongoing neurotherapeutic pipeline development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and mechanistic de-risking for IVH and PHH.
- Operational Value: Standardizes animal modeling and MRI quantification for reproducible results.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making for neuroprotective and anti-inflammatory drug candidates.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of therapeutic programs targeting neonatal brain injury.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotactic injection and neonatal animal handling.
- Needs access to MRI imaging and image analysis infrastructure for volumetric quantification.
- Demands rigorous standardization of injection coordinates and volumes for reproducibility.
- Adaptable to additional CSF tracer studies for expanded mechanistic insights.
- Limited to modeling hemoglobin-mediated injury; may not capture all IVH etiologies.
