우로키나아제(Urokinase)형 플라스미노겐 활성제(Plasminogen Activator)에 의한 생쥐 요통 모델
September 1st, 2023
마우스에서 요통 모델의 간단하고 신속한 유도를 위한 방법은 요로 플라스미노겐 활성제의 인대 내 주입을 사용하여 여기에서 제공됩니다.
이 프로토콜은 최대 10주 동안 마우스에서 만성 요통을 유도하는 비침습적 방법을 설명하며, 이는 최소한의 훈련으로 빠르고 안정적으로 수행할 수 있습니다. 이 기술의 가장 어려운 점은 인대를 주입하는 것과 근육을 주입하는 것이 어떻게 느껴지는지 인식하는 것입니다. 접촉 시 저항이 느껴지는 것은 인대 주입을 나타냅니다.
저항이 없다는 것은 바늘이 근육이나 복강에 있을 수 있음을 의미합니다. 시작하려면 멸균된 평평한 표면을 사용하여 마우스를 놓습니다. 그런 다음 수술 설정 옆에 가열 패드 회수 스테이션을 배치하여 주사 후 마우스를 즉시 이송합니다.
다음으로 우로키나아제와 해밀턴 주사기를 준비합니다. 마우스가 마취 상태에서 보내는 시간을 최소화하기 위해 미리 용액을 그립니다. 마우스를 마취한 후 두 손가락을 사용하여 흉곽 아래 L2 및 L3에서 요추 척추 분절을 찾고 주사 부위를 확인합니다.
해밀턴 주사기 끝을 척추 옆에 놓습니다. 주사기를 뼈 바로 옆의 인대에 약 45도 각도로 놓습니다. 바늘 끝을 인대에 부드럽지만 단단하게 삽입하고 5마이크로리터가 모두 주입될 때까지 천천히 주입합니다.
바늘을 부드럽고 천천히 제거하십시오. 그런 다음 마우스가 깨어나 움직일 때까지 열 회수 스테이션에 마우스를 놓습니다. 수술 후 1시간 동안 쥐를 관찰하여 모든 정상적인 운동 기능이 계속되는지 확인합니다.
수술 후 감염이나 합병증을 예방하기 위해 일주일 동안 매일 쥐의 체중과 주사 부위를 확인합니다. 실험하기 전에 각 동물을 스크린 상단이 있는 실험대 위의 별도의 투명 칸막이로 옮깁니다. 그런 다음 4g의 힘을 끌어내는 3.61 Von Frey 필라멘트로 발 패드를 자극합니다.
3-5번의 자극을 발로 빼면 긍정적인 반응으로 간주됩니다. 이제 동물이 기계적 자극에 반응하지 않을 때까지 시리즈에서 다음으로 약한 필라멘트를 적용합니다. 응답이 도출될 때까지 더 높은 필라멘트를 사용한 다음 더 낮은 필라멘트로 다시 전환하십시오.
곡선 피팅 알고리즘을 사용하여 50%의 시간 동안 응답을 유도하는 데 필요한 최소 힘인 기계적 인출 임계값을 계산합니다. 하그리브스 테스트를 수행하려면 적외선 방출기에 의해 아래에서 가열된 유리 표면의 큐비클에 마우스를 놓습니다. 쥐의 뒷발에 적외선 자극을 가한 후 발을 잠복기(Foot Latency)로 측정합니다.
Cold Plate Test의 경우 섭씨 영하 9도로 냉각된 냉각판 장치에 마우스를 놓습니다. 마우스를 장치에 올려놓은 후 발을 들어 올리는 데 걸리는 시간을 발을 빼는 대기 시간으로 기록합니다. 불안 테스트를 수행하려면 두 챔버 사이에 통로가 있는 장소 선호도 테스트 상자에 각 동물을 배치합니다.
하나의 장치 챔버는 밝게 빛나야 하고 반대쪽은 어둡게 유지되어야 합니다. 컴퓨터를 사용하여 10분 동안 실험하는 동안 동물의 밝고 어두운 점유 시간과 변화를 모니터링합니다. 다음으로, 모델 설치류 또는 순진한 동물을 제로 미로에 배치하거나 2 챔버 밝거나 어두운 장소 선호도 테스트를 사용합니다.
스톱워치를 사용하여 미로의 닫힌 영역과 열린 영역에서 보낸 시간을 평가합니다. 자당 스플래시 우울증 테스트의 경우, 10-30%의 자당 용액을 등쪽 코드에 뿌리고 10분 동안 그루밍의 빈도, 지속 시간 및 대기 시간을 점수화합니다. 새로운 물체 테스트를 수행하려면 마우스를 1시간 동안 상단이 열린 투명한 플라스틱 케이지에 개별적으로 적응시킵니다.
똑같은 장난감 미니 피겨 두 개를 새장의 반대쪽 구석에 5분 동안 붙여놓으세요. 실험 당일 동물들을 1시간 동안 적응시킨 후, 두 마리의 동일한 미니 피겨를 5분 동안 케이지의 같은 위치에 놓은 후 홈 케이지로 돌려보냅니다. 그런 다음 원래 그림 중 하나를 뚜렷하게 다른 새로운 개체로 교체합니다.
4시간 후 쥐를 테스트 케이지로 돌려보내고 물체를 탐색하는 데 소요된 시간을 기록합니다. 운동 기능 평가를 위해 한쪽 가장자리를 세로로 자른 종이 타월 튜브로 터널을 만듭니다. 깨끗한 프린터 용지 위에 터널을 펼칩니다.
쥐가 진정될 때까지 부드럽게 잡습니다. 무독성 인도 잉크를 잉크 웰, 스탬프 패드에 넣거나 면봉을 사용하여 쥐의 발에 바릅니다. 터널 입구에서 쥐를 풀어주세요.
그들이 터널을 통과하고 마지막에 그들을 잡을 수 있도록 하십시오. 보폭, 보폭 및 발가락 스프레드를 기준으로 발자국을 채점합니다. 기계적 및 열적 과민증 분석은 만성 요통 마우스가 순진한 대조군에 비해 기계적, 열적, 냉냉증 민감도가 크게 증가했음을 보여주었습니다.
불안 분석 결과, 명암박스의 라이트룸에서 보낸 총 시간과 사육 횟수는 만성 요통이 있는 쥐에서 유의하게 낮았으며, 이는 불안을 나타낸다. 자당 스플래시 테스트 동안, 만성 요통이 있는 마우스는 그루밍 시간과 그루밍 횟수가 더 낮았습니다. 그러나 그루밍이 시작되기까지 걸리는 시간이 크게 늘어났습니다.
만성 허리 통증이 있는 쥐와 순진한 쥐 사이의 보폭은 크게 달랐습니다. 이 시술을 시도할 때 기억해야 할 가장 중요한 것은 근육이 아닌 척추 주변의 인대를 목표로 한다는 것입니다. 만성 요통 모델은 다양한 새로운 연구, 약리학 및 기타 잠재적 치료법을 평가할 수 있는 신뢰할 수 있는 도구를 제공합니다.
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개요
이 프로토콜은 최대 10주 동안 마우스에 만성 허리 통증을 유도하는 비침습적 방법을 설명하고 있으며, 이는 최소한의 훈련으로 신속하고 신뢰성 있게 수행할 수 있습니다. 이 기술은 인대와 근육 주사의 차이를 인식하는 데 중점을 둡니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 동물 모델
- 통증 연구
배경
- 만성 허리 통증은 중요한 건강 문제입니다.
- 통증 메커니즘을 연구하기 위해서는 동물 모델이 필수적입니다.
- 마우스에 통증을 유도하는 신뢰성 있는 방법이 연구에 필요합니다.
- 이 프로토콜은 연구자들에게 간단한 접근 방식을 제공하는 것을 목표로 합니다.
연구 목적
- 마우스에 허리 통증을 유도하는 신속한 방법을 개발합니다.
- 만성 통증 메커니즘에 대한 연구를 촉진합니다.
- 연구자들이 필요로 하는 훈련을 최소화합니다.
사용된 방법
- 요로 플라스미노겐 활성화제의 인대 내 주사.
- 마우스 배치를 위한 멸균된 평면 표면의 사용.
- 주사 후 관리를 위한 발열 패드 복구 스테이션.
- 저항을 통한 올바른 주사 부위 식별 기술.
주요 결과
- 이 방법은 마우스에 만성 허리 통증을 신뢰성 있게 유도합니다.
- 성공적인 구현을 위해 최소한의 훈련이 필요합니다.
- 주사 기술은 연습을 통해 마스터할 수 있습니다.
- 결과는 최대 10주 동안 관찰할 수 있습니다.
결론
- 이 프로토콜은 통증 유도를 위한 직접적인 접근 방식을 제공합니다.
- 만성 통증 메커니즘에 대한 지속적인 연구를 지원합니다.
- 미래 연구에서 이 방법을 다양한 응용 분야에 활용할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Persistent lower back pain remains a major translational challenge in pain therapeutics, with limited preclinical models that accurately reflect chronicity and behavioral comorbidities. The urokinase-type plasminogen activator-induced mouse model enables rapid, reproducible induction of long-lasting back pain, supporting mechanistic de-risking and target validation for novel analgesic candidates. This model addresses a critical inflection point in the pain drug discovery pipeline by providing a robust platform for quantitative, cross-functional evaluation of therapeutic hypotheses.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of pain pathway mechanisms and functional target validation in a disease-relevant context.
- Supports biological de-risking by modeling persistent pain and associated behavioral phenotypes.
- Facilitates predictive confidence in target selection through quantifiable, reproducible endpoints.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo system for screening analgesic compounds against chronic pain phenotypes.
- Standardizes behavioral assays for mechanical, thermal, and cold hypersensitivity, as well as anxiety and depression-like measures.
- Enables reproducible, quantitative outputs for compound evaluation and assay platform reuse.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant endpoints, including gait disturbance and affective comorbidities, for translational biomarker development.
- Supports continuity from early discovery through preclinical validation by modeling persistent pain states.
- Provides risk-adjusted advancement criteria for candidate therapeutics targeting chronic pain.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates into the discovery-to-preclinical continuum, bridging early mechanistic studies and lead identification with translationally relevant behavioral outputs.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification for pain mechanisms using quantifiable behavioral endpoints.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible outputs for compound screening and comparative analysis.
- Analytics: Provides mechanical withdrawal thresholds, latency measurements, and behavioral scores for robust statistical analysis.
- Translational Research: Models clinically relevant pain and comorbidities, supporting biomarker alignment and preclinical continuity.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized, scalable platform for repeated use across pain research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in pain target validation.
- Operational Value: Enables standardized, reproducible, and scalable induction of persistent pain phenotypes.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital efficiency by providing robust preclinical data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of analgesic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in precise in vivo injection and behavioral assay execution.
- Needs access to specialized instrumentation for behavioral and sensory testing.
- Demands cross-team standardization of assay protocols and data analysis.
- Adaptable across mouse strains but may require optimization for specific genetic backgrounds.
- Limitations include the need for careful injection technique to avoid off-target effects.
