전임상 연구를 위한 결찰 유발 치주염 마우스 모델의 최적화
2026년 4월 30일
결찰 유발 치주염 마우스 모델은 치주 질환 연구에 효과적이고 점점 더 인기 있는 도구입니다. 실험실 설계, 3D 프린팅 도구 제작, μCT 분석을 이용한 뼈 정량 등 근위 간 치포골 파괴에 중점을 둔 단순화된 모델 구현을 위한 상세 지침이 제시됩니다.
저희 연구실은 치주 질환을 조사하며, 염증이 다양한 그룹에서 잇몸과 뼈 손상을 어떻게 일으키는지 연구합니다. 우리는 새로운 질병 경로와 인자를 표적으로 삼아 치은염과 치주염을 억제하는 것을 목표로 합니다. 단순화된 결찰 유발 치주염 마우스 모델은 치아 사이에 이중 매듭 단일 실을 사용하며, 3D 프린팅 도구, 마우스 치아 침대, 그리고 전통적인 모델보다 덜 복잡한 결찰 홀더를 사용합니다.
이 방법은 마취 흡입 기법을 사용하는데, 이는 전통적인 주사 마취 모델보다 10분 미만으로 더 빠른 회복을 가능하게 합니다. 기존 모델에서는 회복 시간이 약 30분이 소요될 수 있습니다. 마우스 치아 침대 조립을 준비하려면, 모든 치과 침대 부품과 접착제를 작업 플랫폼 위에 펼쳐 놓으세요. 그 다음, 머리를 안정시키는 부품들을 접착제로 고정하세요.
15C 메스 칼날 손잡이에 3번 블레이드를 사용해, 리거처 홀더 외부 부분의 날카로운 모서리를 45도 각도로 경사면으로 고정하여 잠금 또는 잠금 해제 시 불편함을 줄입니다. 리가처 홀더 잠금장치의 내부 둥근 모서리를 네모난 부분으로 맞추세요. 3D 프린트의 상하단 가장자리에서 플래시를 제거하고, 이 모서리들을 45도 각도로 베벨 처리하세요.
결찰 홀더의 각 끝부분을 45도 각도로 한 조각씩 잘라내어 연조직에 심각한 손상을 방지하세요. 결찰 홀더의 각 팁에는 V자형 홈이 포함되는지 확인하세요. 이 V자형 노치가 보이면, 15C 메스칼날을 노치 밑부분에 부드럽게 넣으세요.
이제 칼날을 팁 바깥 표면 쪽으로 조심스럽게 기울이고, 바깥 가장자리의 V자형 홈 밑부분을 다듬어보세요. V자형 홈이 보이지 않는다면, 15C 메스 칼날을 결사 홀더 끝 중앙에 놓고 한 번에 얕게 잘라 V자형 홈을 만듭니다. 결자를 홈에 꿰일 때는 두 개의 매듭이 고정 홀더 앞에서 보면 중심에 맞고 평평하게 맞춰져 있는지 확인하세요.
치과 탐색기를 사용해 매듭 사이에 부드러운 힘을 가해도 결사가 미끄러지지 않고 튕겨 제자리로 돌아오는지 확인하세요. 결박 시에는 마취된 쥐를 마우스 치아 침대에 위치시키고, 등이 침대에 닿고 코는 코 원뿔 근처에 위치시킵니다. 고무줄을 사용해 쥐의 머리를 안정시키고 입을 벌리세요.
합자를 오른쪽에 붙이려면 오른손에 합자 홀더를, 왼손에 익스플로러를 잡으세요. 탐색기 끝을 구개측 1대와 2대 어금니의 근위 접촉 아래에 부드럽게 대세요. 익스플로러 팁을 사용해 먼저 치아를 만진 후, 아래로 미끄러져 치은기를 기대어 연조직에 손상을 주지 않도록 하세요.
탐색기 손잡이를 수평 각도로 고정하면 됩니다. 결사를 할 때 익스플로러 팁을 올바르게 사용하는지 확인하세요. 탐사기를 근접 접촉 지역에 연결하고, 반작용 세력에 맞서 머리를 안정시키세요.
결찰 홀더를 이용해 뺨을 당기고, 1대와 2대 어금니 사이의 인접 접촉 위에 결찰을 위치시킵니다. 다음으로, 리가처 홀더의 손잡이를 최대 45도까지 돌리고, 부드럽게 흔들고 미끄러뜨리며 결점을 접촉 부위로 밀어 넣습니다. 가는 바늘 겸자를 사용해 오른쪽 매듭에 붙은 여분의 실을 고정하세요.
실을 치아 위로 왼쪽으로 당기고, 가위를 매듭에서 약 1.5밀리미터 떨어진 곳에 위치시킬 때까지 미끄러뜨려 놓은 후 자르세요. 마이크로 CT 분석을 위해 소프트웨어를 열고 파일을 클릭한 후 이미지를 가져오세요. 팝업 메뉴에서 '탐색(Browse)'을 클릭하세요.
DICOM 파일이 있는 폴더로 가서 첫 번째 파일을 선택하세요. 'Examine'을 클릭하면 폴더 내에서 동일한 스캔된 샘플의 다른 파일을 찾고 선택할 수 있습니다. 그다음 확인을 클릭하세요. 이미지가 로드되기 시작하면 시각화와 등각 표면을 클릭하세요.
이미지 임계값을 5,000으로, 표면 품질 계수를 55%로 변경하세요. '이미지 스무딩 활성화'와 '현재 ROI로 클립 표면 설정'이라는 박스를 체크하고, '업데이트'를 클릭하세요. 레벨 속성을 조정하려면 하단의 Window/Level을 우클릭한 후 Edit Window/Level Properties를 클릭하세요.
골밀도 값을 2,000으로 설정하고 모든 측정에서 일정하게 유지하세요. 비행기를 조작하려면 IJK가 숨기고 보여주는 세 비행기를 보여주는 단축키를 사용하세요. 마우스 오른쪽 클릭 후 커서를 움직여 확대와 축소를 할 수 있습니다.
Shift 키를 누른 후 왼쪽 클릭으로 팬하세요. 그 다음 슬라이스를 눌러 평면을 이동하고 회전시키세요. 다음으로, 평면의 중심을 클릭해 평면을 앞으로 또는 뒤로 이동시킵니다.
또는 원하는 평면의 중앙에 커서를 놓고, 위아래 화살표 키로 평면을 한 슬라이스씩 이동시키세요. 평면의 가장자리를 클릭해 평면 중심에서 이 간선과 평행한 선을 중심으로 회전하세요. 평면의 모서리를 클릭하면 평면을 중심으로 회전할 수 있습니다.
다음으로, 화면 상단에 파란색으로 표시된 Z 슬라이스를 배치하여 세 개의 치아 표면이 동시에 또는 가능한 한 가까이 보이도록 합니다. 그 후 같은 Z 절단면을 스크롤하여 제1과 제2어금니의 뿌리가 보이도록 하여 주변 해부학과 관이 명확하게 드러나도록 합니다. x축을 각 근관 중심부를 통해 제1대와 제2대치의 구근근과 정렬하세요.
또는 첫 번째 어금니의 구근과 두 번째 어금니의 구강근을 따라 정렬할 수도 있습니다. 다음으로, X 슬라이스의 방향을 Y 슬라이스의 정렬 기준으로 사용하세요. X 단면 패널에서 첫 번째 어금니 뿌리를 따라 수직으로 정렬하세요.
평면을 회전시켜 근을 수직으로 정렬시키면, 파란 선들이 근의 중앙을 가로지르는 것을 관찰하세요. Y 슬라이스 패널에서 시멘트-법랑질 접합부(CEJ)에서 치포골 능선(ABC)까지의 거리를 측정하려면 커서를 홈의 가장 깊은 지점인 CEJ에 놓고 1을 누릅니다. 그 다음 커서를 ABC의 가까운 지점에 놓고 2를 누릅니다.
파란색 화살표는 첫 번째 점을 나타내고, 두 번째 점은 초록색 화살표로 표시됩니다. 측정 지점을 나타내는 화살표가 즉시 나타나지 않으면 원하는 영역 위에 화살표를 올리고 키보드의 숫자 키를 누르세요. CEJ를 파악하기 어렵다면, 위아래 방향 키로 인접한 슬라이스를 스크롤하여 위치를 확인하세요.
ABC의 가장 가까운 지점을 결정하기 어려울 때는 일관된 측정을 위해 여러 점을 측정하세요. 프로토콜 논문에서 성공을 거두었음에도 불구하고, 새로운 연구자들은 3D 프린팅 도구인 마우스 치아 침대, 결찰 홀더의 조립과 활용에 여전히 어려움을 겪고 있습니다. 이를 해결하기 위해, 연구자들이 이 3D 프린팅 도구들을 조립하고 실험실에서 사용할 수 있도록 활용하는 과정을 단계별로 안내하는 영상을 제작했습니다.
우리 연구팀은 임상 연구와 단순화된 결찰 유발 치주염 모델을 활용하여 염증과 치주염의 발생을 멈추는 데 염증과 치주염이라는 단백질 그룹을 어떻게 활용할 수 있는지 밝혀냈습니다.
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Overview
This article details a simplified ligature-induced periodontitis mouse model, designed to facilitate the study of periodontal disease mechanisms and therapeutic interventions. The protocol leverages 3D-printed tools for efficient and reproducible ligature placement, focusing on the interproximal region between two posterior teeth, which closely mimics the initial site of human periodontal disease. The model enables rapid, standardized induction of bone loss and supports quantitative analysis using micro-CT imaging.
Key Study Components
Area of Science
- Periodontal disease research
- Preclinical mouse models
- Dental and bone pathology
Background
- Ligature-induced periodontitis in mice is a widely used model for studying periodontal disease pathogenesis.
- Traditional models are technically challenging and time-consuming.
- The simplified model targets the interproximal region, reflecting common initiation sites in human disease.
- 3D-printed tools improve procedural efficiency and reproducibility.
Purpose of Study
- To provide a streamlined, reproducible protocol for inducing periodontitis in mice.
- To facilitate preclinical testing of periodontal therapeutics.
- To standardize bone loss quantification using micro-CT.
Methods Used
- Placement of a double-knotted ligature between the first and second molars using 3D-printed dental bed and ligature holder.
- Use of inhalation anesthesia for rapid recovery.
- Step-by-step assembly and preparation of 3D-printed tools.
- Micro-CT imaging and analysis for quantifying alveolar bone loss.
- Measurement of gene expression (Rank, Rankl, Opg) as indirect markers of osteoclastogenic activity.
Main Results
- The simplified model allows for ligature placement in 5–10 minutes per mouse.
- Osteoclastogenic signaling is detectable after 3 days; consistent bone destruction occurs by 9 days post-ligation.
- Micro-CT enables precise measurement of bone loss between the first and second molars.
- The protocol supports reproducible and efficient induction of periodontitis for preclinical studies.
Conclusions
- The simplified ligature-induced periodontitis model is efficient, reproducible, and cost-effective.
- 3D-printed tools enhance procedural standardization and accessibility.
- This model is well-suited for testing innovative periodontal therapies in preclinical settings.
Frequently Asked Questions
Executive Industry Relevance
The simplified ligature-induced periodontitis mouse model provides a standardized, rapid, and reproducible platform for preclinical evaluation of periodontal disease mechanisms and therapeutic candidates. By leveraging 3D-printed tools and quantitative micro-CT analysis, this model enhances predictive confidence and translational continuity from discovery to preclinical research. Its focus on clinically relevant anatomical sites and quantifiable bone loss supports risk-adjusted portfolio decisions in dental and bone pathology pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of osteo-immunological pathways relevant to periodontal disease initiation and progression.
- Supports functional validation of therapeutic targets through quantifiable bone loss and gene expression outputs.
- Facilitates mechanistic de-risking by modeling human disease-relevant interproximal bone destruction.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible, standardized in vivo system for evaluating candidate therapeutics targeting bone and inflammatory pathways.
- Enables quantitative, micro-CT-based readouts for robust assay development and cross-study comparability.
- Streamlines workflow with 3D-printed tools, reducing procedural variability and supporting high-throughput screening readiness.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with human disease initiation sites, enhancing translational relevance of preclinical findings.
- Supports biomarker-driven evaluation via gene expression analysis of Rank, Rankl, and Opg.
- Enables continuity from mechanistic discovery to preclinical therapeutic assessment in a cost-effective model.
Pipeline & Workflow Integration
This model bridges early discovery and preclinical validation by providing a scalable, standardized workflow for hypothesis testing and therapeutic evaluation in periodontal disease research.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven investigation of inflammatory and osteoclastogenic mechanisms in vivo.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative bone loss measurements for candidate prioritization.
- Analytics: Integrates micro-CT and gene expression outputs for robust comparative analysis.
- Translational Research: Models disease-relevant anatomical sites and biomarkers for preclinical-to-clinical alignment.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized, reusable platform for ongoing therapeutic and mechanistic studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in target validation.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and procedural efficiency with 3D-printed tools.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital allocation by providing robust, quantifiable endpoints.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement and prioritization of periodontal therapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal handling, dental anatomy, and micro-CT imaging.
- Needs access to 3D-printing infrastructure for tool fabrication and maintenance.
- Demands rigorous procedural standardization and calibration for cross-study comparability.
- Adaptable to various genetic backgrounds and therapeutic modalities with protocol adjustments.
- Dependent on consistent training and quality control to minimize technical variability.
