Murine model van gecontroleerde corticale impact voor de inductie van traumatisch hersenletsel
16 augustus 2019
Hier beschrijven we een protocol voor de inductie van muriene traumatisch hersenletsel via een open-Head gecontroleerd corticale impact.
Gecontroleerde corticale impact is gemakkelijk te standaardiseren tussen onderwerpen en experimenten en maakt het mogelijk voor de toepassing van het hele spectrum van traumatisch hersenletsel op precies gedefinieerde gebieden van de hersenen. Het aantonen van deze procedure is Mekka Islam, een onderzoekstechnicus in mijn laboratorium. Deze techniek blijft de meest consistente en reproduceerbare vorm van inducerende traumatisch hersenletsel bij knaagdieren.
Voordat u met de procedure begint, bevestigt u het botsapparaat aan het stereotaxic-bedieningsframe. Se het bedieningsapparaat met de gewenste biomechanische parameters voor de juiste experimentele snelheid en puttijd. Trek nieuwe persoonlijke beschermingsmiddelen en steriele handschoenen aan en bevestig een gebrek aan respons op teensnuifje in de verdoofde experimentele muis.
Gebruik tondeuse om de vacht te scheren voor de chirurgische site en breng zalf aan op de ogen van het dier. Plaats vervolgens de muis in de operatiekamer en prep de geschoren huid met drie sequentiële jodium gebaseerde en alcohol chirurgische scrubs. Om een gecontroleerde corticale traumatische hersenletsel te induceren, gebruik eerst een scalpel om een incisie van een centimeter langs de middellijn van de hoofdhuid te maken om de schedel bloot te leggen.
Trek de hoofdhuid van de operatielocatie en identificeer de sagittale en coronale hechtingen op de blootgestelde schedel. Om een craniectomie uit te voeren, rust een microdrill uit met een vijf millimeter trephine boorbit om de boor op maximale snelheid te activeren en de bit loodrecht op de schedel twee millimeter aan de linkerkant van de sagittale hechting en twee millimeter rostral aan de coronale hechting met zachte gelijkmatige druk aan te brengen. Een lichte geven zal worden gevoeld wanneer de boor doordringt de schedel.
Gebruik tangen en een kleine peiler hypodermische naald om de botflap te verwijderen, de onderliggende dura mater volledig bloot te leggen en de botspunt in het operatieve veld te draaien. Zet de bilaterale tijdelijke botten tussen de miniatuuroorbalken van het stereotaxic-frame en vergrendel de snijtanden in de snijtandklem om een stabiele driepuntsgreep op de muiskop te creëren. Laat de tip zakken totdat deze in contact komt met de blootgestelde dura mater.
De contactsensor van het instrument maakt een hoorbare toon om te waarschuwen dat er contact is gemaakt. Trek de botspunt in vanaf het nulpunt en verlaag de impacterpositie op het stereotaxic-frame om de gewenste slagdiepte in te stellen. Activeer vervolgens de botser op het bedieningsapparaat voordat u het apparaat weer uit het veld draait, zodat het dier uit het frame kan worden verwijderd.
Direct na de verwonding, direct druk uitoefenen van een steriele katoen getipt applicator op de schedel en gewonde corticale oppervlak om een bloeden controle en gebruik een verse applicator om de schedel te drogen. Sluit de hoofdhuid over de craniectomie volgens standaardtechnieken en beheer postoperatieve analgesie. Plaats het dier vervolgens in de laterale decubitusherstelpositie in een schone voorverwarmde kooi met controle tot volledige recumbency en meet het lichaamsgewicht om de drie dagen in de loop van het experiment.
Levering van de schade zoals aangetoond resulteert in een subdurale intraparenchymale en subarachnoïdale bloeding. Histologische evaluatie van traumatisch hersenletsel hersenweefsel secties na ernstig letsel onthult een aanzienlijke ipsilaterale corticale en hippocampal verlies evenals contralaterale oedeem en vervorming. MR beeldvorming van ernstig gewonde hersenen toont ook progressief weefselverlies en vervanging door cerebra-spinale vloeistof.
Gecontroleerde corticale impact veroorzaakt een betrouwbare en consistente schade die in staat is het produceren van een breed scala van klinisch toepasbare hersenletsel. Onze gecontroleerde corticale impact methode genereert een murine model van ernstig traumatisch hersenletsel voor gedrags- en beeldanalyse en produceert weefsel voor moleculaire en cellulaire analyse.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol voor het induceren van traumatisch hersenletsel (TBI) bij muizen met behulp van een model voor gecontroleerde corticale impact. De studie richt zich op de betrouwbaarheid en consistentie van deze methode, waardoor onderzoekers verschillende fysiologische reacties en herstelprocessen na TBI kunnen onderzoeken. Belangrijke inzichten omvatten weefselverlies, bloedingen en potentiële beeldvormingsresultaten voor het evalueren van hersenletsels.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Traumatisch hersenletsel
- Experimentele modellen
Achtergrond
- De techniek van gecontroleerde corticale impact standaardiseert TBI over verschillende experimenten heen.
- Dit model stelt onderzoekers in staat om letselmechanismen in een gedefinieerd hersengebied te onderzoeken.
- Het wordt erkend als een reproduceerbare methode voor het opwekken van TBI bij knaagdieren.
- Histologische en beeldvormende beoordelingen geven inzicht in de reacties van het hersenweefsel.
Doel van de studie
- Om een betrouwbare methode te ontwikkelen voor het induceren van TBI bij muizen.
- Om gedrags- en beeldvormingsanalyses na het letsel te faciliteren.
- Om moleculaire en cellulaire onderzoeken van hersenweefsel na TBI mogelijk te maken.
Gebruikte methoden
- De studie maakt gebruik van een methode voor gecontroleerde corticale impact.
- Muismodellen worden gebruikt om TBI te simuleren, beginnend met anesthesie en chirurgische preparatie.
- Specifieke trimparameters waarborgen een precieze impact op de dura mater.
- Postoperatieve zorg- en monitoringsprotocollen worden beschreven om het herstel te beoordelen.
Belangrijkste resultaten
- Het veroorzaakte letsel resulteert in significante veranderingen in het hersenweefsel, zoals verlies van corticale en hippocampale weefsels.
- MR-beeldvorming onthult progressief weefselverlies na ernstig hersenletsel.
- Controlled cortical impact produceert consistent variërende gradaties van hersenletsel met klinisch relevante implicaties.
- De techniek levert gegevens voor gedragsevaluaties en moleculaire analyse.
Conclusies
- Deze studie demonstreert een effectief model voor het onderzoeken van TBI bij muizen, wat bijdraagt aan het begrip van de mechanica van het letsel.
- De methode van gecontroleerde corticale impact ondersteunt onderzoek naar herstel en potentiële therapeutische interventies.
- De verkregen inzichten kunnen toekomstige studies naar hersenletsel en neuroplasticiteit informeren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
Het model voor gecontroleerde corticale impact (CCI) biedt een gestandaardiseerde, reproduceerbare methode voor het induceren van traumatisch hersenletsel in muissystemen, wat een consistente preklinische evaluatie van letselmechanismen en therapeutische responsen mogelijk maakt. Deze aanpak ondersteunt targetvalidatie en mechanistische risicoreductie bij de ontdekking van neurotherapeutica door kwantificeerbare, klinisch relevante pathologie te genereren via gedragsmatige, histologische en beeldvormende eindpunten. De betrouwbaarheid ervan vergroot het voorspellend vertrouwen in vroege programma's die zich richten op de pathofysiologie van TBI.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk door gestandaardiseerde inductie van corticaal en hippocampaal weefselverlies, oedeem en bloedingen.
- Operationele waarde: Produceert consistente ipsilaterale hersenbeschadigingspatronen die betrouwbare beoordelingen van target engagement en pathway-modulatie ondersteunen.
- Predictieve waarde: Faciliteert preklinische triage door ernstig TBI te modelleren met meetbare uitkomsten die relevant zijn voor neuroprotectieve en neurorestauratieve strategieën.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantificeerbare metrieken voor weefselverlies en oedeem die dienen als farmacodynamische read-outs voor compoundscreening.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerde impactparameters maken een reproduceerbare inductie van letsel mogelijk over verschillende laboratoria heen, wat assay-transfer en intersite-vergelijkbaarheid ondersteunt.
- Assay-gereedheid: Output zoals door MR-beeldvorming gedefinieerde weefselvervanging en histologische scoring maken high-content, kwantitatieve screeningsplatforms mogelijk.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Translationele relevantie: Induceert subduraal, intraparenchymaal en subarachnoïdaal bloedingspatronen die worden waargenomen bij menselijk TBI, wat de getrouwheid van het ziektemodel verbetert.
- Mechanische risicoreductie: Ondersteunt de evaluatie van moleculaire en cellulaire pathways secundair aan de primaire impact, wat bijdraagt aan de selectie van targets en de biomarkerstrategie.
- Preklinische continuïteit: Levert weefsel voor longitudinale moleculaire analyse en gedragsevaluatie, waardoor correlatie tussen functionele uitkomsten en pathologie mogelijk wordt.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het CCI-model past binnen het ontdekkingscontinuüm van doelwitvalidatie via leadidentificatie tot preklinische werkzaamheidstests, in het bijzonder voor therapeutica gericht op het CZS, waarbij de consistentie van het letsel cruciaal is voor dosis-responsonderzoek en studies naar het werkingsmechanisme.
- Ontdekkingsbiologie: Maakt hypothese-gestuurde tests mogelijk van neuro-inflammatoire, excitotoxische en apoptotische pathways na een gestandaardiseerde corticale impact.
- Screening: Levert reproduceerbare kwantitatieve output (bijv. volumetrisch weefselverlies, hemorragie-oppervlakte) die geschikt is voor het bepalen van de effectgrootte van verbindingen.
- Analytica: Genereert multimodale data — gedragsmatig, histologisch en beeldvormend — die geïntegreerde analyse en cross-functionele besluitvorming ondersteunen.
- Translationeel onderzoek: Weerspiegelt belangrijke klinische TBI-pathologieën, wat de afstemming van biomarkers en de pathofysiologische relevantie in preklinische studies ondersteunt.
- Enterprise-hergebruik: Vestigt een platformcapaciteit voor herhaaldelijk gebruik in meerdere projecten die gericht zijn op TBI-mechanismen of neuroprotectie.
Operationele impact & impact op de organisatie
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert biologische variabiliteit in TBI-modellering, wat het vertrouwen in targetvalidatie en mechanistische elucidatie verhoogt.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerde chirurgische en impactprocedures verbeteren de reproduceerbaarheid tussen verschillende operators en locaties.
- Strategische waarde: Maakt eerdere go/no-go-beslissingen mogelijk door betrouwbare efficiëntiesignalen te leveren in ziekterelevante systemen.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde investeringen in neurotherapeutische programma's via consistente, transleerbare letselmodellering.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in neurochirurgie bij knaagdieren, stereotaxische fixatie en aseptische technieken om de precisie van de craniectomie en de integriteit van de dura te waarborgen.
- Afhankelijk van toegang tot een controlled cortical impactor met gekalibreerde controles voor snelheid, diepte en contacttijd (dwell time) voor de standaardisatie van het letsel.
- Vereist gestandaardiseerde postoperatieve zorg- en monitoringprotocollen om variabiliteit door herstelgerelateerde storende factoren te minimaliseren.
- Aanpassing aan verschillende modellen vereist validatie van de impactparameters om een gelijkwaardige ernst van het letsel te handhaven bij verschillende stammen of leeftijden.
- Praktische beperkingen omvatten de technische afhankelijkheid van de vaardigheid van de chirurg voor een consistente verwijdering van de botflap en positionering van de impactortip.
Veelgestelde vragen over Biopharma
Chapters in this video
0:04
Title
0:42
Pre-Surgical Preparation
1:24
Controlled Cortical Traumatic Brain Injury (TBI) Induction
3:02
Surgical Site Closure and Post-Operative Care
3:39
Results: Representative Gross, Histologic, and MRI Evaluation of Mouse Brain Tissue After Severe TBI
4:16
Conclusion
