Een vergelijkende studie van Drug Delivery Methoden Gericht op de Mouse Inner Ear: Bullostomy Versus Transtympanic Injection
8 maart 2017
Twee microchirurgiebenaderingen voor lokale medicijntoediening aan het binnenoor worden hier beschreven en vergeleken in termen van impact op gehoorparameters, cochleaire cytoarchitectuur en expressie van inflammatoire markers.
Het algemene doel van dit werk is om twee micro-chirurgiebenaderingen voor lokale medicijntoediening naar het binnenoor te beschrijven en te vergelijken in termen van impact op gehoorparameters en markeringen van de cochleaire cytoarchitectuur. Deze procedures kunnen ons helpen om belangrijke vragen in het gehoorgebied te beantwoorden, vooral in de ontwikkeling van pro-chemische studies bij dieren. Het grote voordeel van deze technieken is dat ze minimaal invasief zijn.
En dit maakt het mogelijk dat de stof didactisch het binnenoor bereikt. De toepassing van deze technieken strekt zich uit tot de behandeling van gehoorverlies, omdat de microchirurgische procedures geschikt zijn voor droge toediening in het middenoor. Vreedzame demonstratie van deze methode is cruciaal, omdat bullostomie en transtympanische injectie moeilijk te leren zijn en ze anatomische kennis en chirurgische training vereisen.
Plaats om te beginnen een oordopje in het contralaterale oor van een verdoofde muis om voornamelijk mono-aurale reacties te verkrijgen. Plaats vervolgens de muis in rugligging op een verwarmingskussen in een geluidswerende kamer. Plaats de positieve roestvrijstalen subdermale naaldelektrode in de hoofdhuid tussen de oren over de top van de schedel.
Plaats de referentie-elektrode in de parotid-regio onder de oorschelp. Plaats vervolgens de aardelektrode in de achterkant, staart of achterste ledematenregio. Controleer de elektrische impedantie in de positieve en negatieve elektroden.
Zorg ervoor dat de impedantie minder dan drie kiloohm is. Plaats de voorgevulde luidspreker op een vaste afstand voor het geselecteerde oor, met het centrum van de luidspreker uitgelijnd met de externe gehoorgang. Zorg ervoor dat er geen obstakels tussen de luidspreker en het oor zijn en dat de oorschelp volledig geopend is.
Verbind de digitale-naar-analoog werkstationuitgang naar de geselecteerde luidspreker. Hier worden free-field luidsprekers gebruikt. Verbind een versterker met lage ruis en een goede signaal-ruisverhouding naar de analoog-naar-digitaal ingang.
Begin vervolgens met het proces om akoestische stimuli in de externe gehoorgang te leveren met behulp van vooraf ingestelde stimuli of nieuwe signalen die zijn ontworpen met de juiste software. Presenteer de stimuli beginnend met hoge intensiteit en verlaag de intensiteit in stappen van vijf tot tien decibel geluidsdrukniveau. Neem het elektrische antwoord op in de eerste 10 milliseconden na stimulatie, omdat geëvokeerd ABR-reacties verschijnen op zes tot acht milliseconden.
Gebruik de software om de ABR-drempel te bepalen zoals beschreven in het geschreven gedeelte van het protocol. Controleer na het toedienen van anesthesie volgens goedgekeurde protocollen of een chirurgisch vlak van anesthesie is bereikt door het ontbreken van een reactie op een teenprik en het presenteren van regelmatige ademhaling. Gebruik een haarschaar om het haar op het ventrale oppervlak van de nek te verwijderen en bescherm de ogen tegen corneaal keratitis met een gel op basis van hydroxy-propyl-methyl-cellulose.
Plaats de muis in het steriele chirurgische gebied in een rugligging. Reinig de huid met een op povidone-jood gebaseerde antiseptische oplossing en bedek met een steriele doek. Na gebruik van een scalpel om een longitudinale insnijding van twee centimeter te maken van de onderkaak tot de sleutelbeen, kijk door de chirurgische microscoop en identificeer de onderkaaksklieren.
Separeer beide onderkaaksklieren met een pincet, trek ze terug en lokaliseren het ontstaan van de digastricusspier in de aangezichtszenuw. Maak vervolgens een insnijding in het ontstaan van de digastricusspier met een schaar en trek deze ventriculair, waardoor de onderliggende inferieure mediale aspect van de trommelholte wordt blootgesteld. Gebruik vervolgens een 27-gauge naald om in de trommelholte te boren en een opening te maken.
Reinig het bloed van het geboorde gebied met een absorberbare gelatine spons. Lokaliseer de stapediale slagader in de ronde venstermembraan die er tegenaan ligt. Gebruik een 34-gauge katheter en een glazen microsyringe om langzaam drie tot vijf microliters voertuig-oplossing te injecteren door de bullostomie en direct op de ronde venster niche om deze te vullen.
Versluit de bullostomie met een tot twee druppels weefselkleefstof. Breng de onderkaaksklieren terug in hun oorspronkelijke positie en sluit de huidsneden met 5-0 zijde chirurgische hechting. Breng povidone-jood of chloorhexidine-gebaseerde antiseptica aan rond de insnijding om wondinfectie te voorkomen.
Houd de muis op een verwarmingskussen totdat deze voldoende bewustzijn heeft herwonnen om een borstligging te behouden. Breng het dier pas terug naar de thuiskooi als het volledig hersteld is. Plaats de muis in de laterale rugligging en bereid in een septisch chirurgisch gebied onder de externe gehoorgang voor zoals eerder getoond.
Na het maken van een longitudinale insnijding van 0,5 centimeter in het verticale deel van de buitenste gehoorgang, lokaliseer het trommelvlies met behulp van de chirurgische microscoop. Identificeer de bovenste pars flaccida in de inferieure pars tensa, die is verdeeld in anterieure en posterieure secties door de hendel van de hamer. Maak vervolgens een kleine myringotomie in de caudale portie van de pars flaccida en een extra insnijding in de pars tensa van het trommelvlies om lucht te laten ontsnappen tijdens de injectie.
Gebruik een glazen microsyringe verbonden met een 34-gauge katheter om voorzichtig 10 tot 15 microliters voertuig door de pars flaccida te injecteren, dicht bij de ronde venster niche, totdat het middenoor duidelijk vol is. Sluit de huidsneden met een 5-0 zijde chirurgische hechting en reinig zoals eerder beschreven. Deze grafiek toont ABR-drempels bij mannelijke 8 weken oude C57BL/6J muizen als reactie op klik-stimuli vóór de operatie en zeven, 14 en 28 dagen na microchirurgie.
Bullostomiegegevens worden weergegeven in oranje, transtympanische injectiegegevens worden weergegeven in blauw en gegevens van niet-geopereerde dieren worden weergegeven in grijs. Deze
Overzicht
Deze studie beschrijft en vergelijkt twee microchirurgische benaderingen voor lokale toediening van geneesmiddelen aan het binnenoor, met de nadruk op de effecten hiervan op gehoorparameters en de cytoarchitectuur van het slakkenhuis.
Belangrijkste Componenten van de Studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- KNO-ziekten
- Farmacologie
Achtergrond
- Lokale toediening van geneesmiddelen aan het binnenoor is cruciaal voor de behandeling van gehoorverlies.
- Minimaal invasieve technieken kunnen de therapeutische resultaten verbeteren.
- Inzicht in de impact op cochleaire structuren is essentieel voor de ontwikkeling van effectieve behandelingen.
- Eerdere methoden hebben beperkingen die deze nieuwe benaderingen trachten aan te pakken.
Doel van de studie
- Om de effectiviteit van bullostomie- en transtympanische injectietechnieken te evalueren.
- Om hun impact op de gehoorsfunctie en de gezondheid van het slakkenhuis te beoordelen.
- Om een gedetailleerd protocol voor deze microsurgische technieken te bieden.
Gebruikte methoden
- Diermodellen (C57BL/6J-muizen) werden gebruikt voor de chirurgische procedures.
- Er werden elektrofysiologische beoordelingen uitgevoerd om de auditory brainstem responses (ABR) te meten.
- Histologische analyse werd uitgevoerd om de cytoarchitectuur van het slakkenhuis te evalueren.
- Er werd een vergelijkende analyse van de twee chirurgische technieken uitgevoerd.
Belangrijkste resultaten
- Er werden geen significante verschillen in ABR-drempelwaarden waargenomen tussen de twee technieken.
- De cochleaire morfologie bleef intact na beide procedures.
- Beide methoden bleken effectief voor het toedienen van therapeutische middelen.
Conclusies
- Zowel bullostomie als transtympanische injectie zijn levensvatbaar voor de toediening van geneesmiddelen aan het binnenoor.
- Deze technieken kunnen worden gebruikt in toekomstig gehooronderzoek en therapieën.
- Verdere studies zijn nodig om deze benaderingen te optimaliseren voor klinische toepassingen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Precieze en minimaal invasieve toediening van geneesmiddelen aan het binnenoor is een kritieke uitdaging in preklinisch auditief onderzoek, wat een directe impact heeft op de voorspellende betrouwbaarheid van translationele modellen voor therapieën tegen gehoorverlies. Deze vergelijkende evaluatie van bullostomie en transtympannische injectie bij muizen biedt inzicht voor validatie van targets in een vroeg stadium en ondersteunt de risico-gecorrigeerde verdere ontwikkeling van lokale toedieningsstrategieën. De focus van de studie op functioneel en morfologisch behoud waarborgt de relevantie voor besluitvorming in de pipeline van otologische geneesmiddelenontwikkeling.
Strategische toepassingen in biopharma R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt een strikte beoordeling mogelijk van lokale drugseffecten op de auditieve functie en de structuur van het slakkenhuis.
- Ondersteunt mechanistische risicovermindering door leveringsgerelateerde variabelen in preklinische modellen te isoleren.
- Faciliteert functionele targetvalidatie via kwantitatieve ABR en histologische eindpunten.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Biedt gevalideerde microsurgische workflows voor een reproduceerbare toediening van verbindingen aan het binnenoor.
- Standaardiseert toedieningsparameters, wat de reproduceerbaarheid van assays en de vergelijkbaarheid tussen studies ondersteunt.
- Maakt kwantitatieve meting van gehoordrempels mogelijk voor downstream screeningtoepassingen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Rijgt preklinische toedieningsmethoden uit in lijn met klinische intratympanische procedures, waardoor de translationele continuïteit wordt verbeterd.
- Ondersteunt biomarkeranalyse via qRT-PCR van ontstekingsmarkers in cocleair weefsel.
- Vermindert het biologische risico door aan te tonen dat de impact op de cochleaire cytoarchitectuur en functie minimaal is.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze microsurgische technieken positioneren lokale geneesmiddelentoediening binnen het continuüm van ontdekking naar preklinisch onderzoek, waardoor een brug wordt geslagen tussen vroege mechanistische studies en translationeel onderzoek naar auditieve therapieën.
- Discovery Biology: Maakt hypothesetoetsing van drugseffecten mogelijk in een gecontroleerd, ziekterellevant systeem.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve ABR- en histologische resultaten voor de evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Ondersteunt statistische vergelijking van toedieningsmethoden en functionele uitkomsten.
- Translationeel onderzoek: Biedt continuïteit met klinische procedures en ondersteunt de afstemming van biomarkers.
- Enterprise hergebruik: Vestigt een herbruikbaar platform voor lokale toedieningsstudies in auditory research-portfolio's.
Operationele impact en impact op de organisatie
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in lokale toedieningsstrategieën en vermindert mechanistische ambiguïteit.
- Operationele waarde: Standaardiseert microsurgische protocollen voor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid over verschillende studies.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen voor toedieningsmodaliteiten en verbetert de kapitaalefficiëntie.
- Portfolio-impact: Ondersteunt de risico-gecorrigeerde prioritering van auditieve geneesmiddelkandidaten en toedieningstechnologieën.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist gespecialiseerde microsurgische expertise en anatomische kennis van de oorstructuren van knaagdieren.
- Vereist toegang tot elektrofysiologische registratiesystemen en infrastructuur voor histologische analyse.
- Maakt standaardisatie van chirurgische en analytische protocollen tussen teams noodzakelijk voor reproduceerbaarheid.
- Aanpassing aan andere soorten of ziektemodellen kan protocoloptimalisatie vereisen.
- Beperkingen in volume en precisie van de toediening moeten worden meegewogen voor translationele afstemming.
