Een model voor epilepsie van infectieuze etiologie met behulp van Theiler's Murine Encephalomyelitis Virus
23 juni 2022
Intracerebrale infectie met het Theiler's murine encephalomyelitis virus (TMEV) in C57BL/6 muizen repliceert veel van de vroege en chronische klinische symptomen van virale encefalitis en daaropvolgende epilepsie bij menselijke patiënten. Dit artikel beschrijft de virusinfectie, symptomen en histopathologie van het TMEV-model.
Het TMEV-model is een van de eerste experimentele platforms die het mogelijk maakt om de mechanismen van de ontwikkeling van aanvallen als gevolg van CZS-infectie te onderzoeken. CZS-infecties verhogen het risico op epilepsie aanzienlijk. Dit model helpt bij het identificeren van potentiële therapeutische doelen en verbindingen voor risicopatiënten.
Experimentatoren moeten worden getraind in het werken met muizen. De virusinjectie kan heel goed worden beoefend door kleurstof in dode dieren te injecteren om voldoende precisie en routine te bereiken. Laura Bell, een afgestudeerde student van mijn laboratorium, demonstreert de procedure.
Verwijder om te beginnen de dop van de insulinespuit en voeg polyethyleen slang toe als een kraag rond de naald om een voldoende injectiediepte van 2,5 millimeter te garanderen. Dompel de spuit vervolgens 30 minuten onder in ethanol en plaats de spuit gedurende 30 minuten onder UV-licht. Plaats vervolgens de dop terug op de naald en wikkel de spuit in een sterilisatiezakje.
Plak het zakje af om het te sluiten en label met de datum van bereiding. Om virusinjectie uit te voeren, haalt u aliquots van Daniels stam van TMEV uit de vriezer van min 80 graden Celsius. Ontdooi het virus en houd het op ijs.
Laad vervolgens de spuit met de virussuspensie. Maak daarna de bank schoon met ontsmettingsmiddel en werk onder een zuurafnemer. Breng de verdoofde muis over van de anesthesiedoos onder de motorkap en controleer de chirurgische tolerantie door een teenknijper uit te voeren.
Maak vervolgens de kop van het dier schoon met een alcoholkussentje en kantel de kop van de muis iets naar links zodat de injectieplaats naar boven wijst. Trek de huid een beetje naar achteren en steek de naald in de kop. Injecteer vervolgens 20 microliter intracordisch tot een diepte van 2,5 millimeter in het temporele gebied van de rechterhersenhelft.
Laat de spuit vijf tot 15 seconden zitten en controleer op lekkage van de injectie of als er luchtbellen worden gezien, bereid dan een nieuwe spuit voor. Wanneer u de spuit voorzichtig uittrekt, draait u deze iets. Breng het dier vervolgens over naar een nieuwe kooi, die half op, half van een verwarmingskussen wordt geplaatst tijdens het herstel van de anesthesie.
En laat de dieren niet onbeheerd achter totdat ze weer voldoende bewustzijn hebben om sternale lighouding te behouden. Breng eerst alle kooien naar de bank en observeer de dieren tweemaal daags op aanvallen tijdens de lichte fase. Scoor de aanvalsactiviteit met een aangepaste raceschaal en rapporteer het aantal en de intensiteit van de aanvallen.
Schuif vervolgens een hok over de kooi om wat lawaai te maken en breng elk dier over naar een andere doos en terug. Voor dieren die niet spontaan of na zacht schudden in de kooi hebben gegrepen, veroorzaken ze aanvallen door intensievere hantering terwijl ze de muis voorzichtig omdraaien door hem van links naar rechts aan zijn staart te draaien. Observeer elk dier opnieuw op aanvalsgedrag en herhaal het proces voor volgende kooien.
Gedragsaanvallen werden geregistreerd als ze optraden tijdens drugsinjecties of tijdens de daaropvolgende controlesessies voor de behandeling van aanvallen. De waargenomen gegevens werden gepresenteerd als een heatmap gemaakt door de aanvalsstadia in verschillende kleuren af te beelden. Door het registreren van EEG kunnen verschillende epileptische voorvallen worden geïdentificeerd in de chronische fase, maanden na infectie met TMEV.
Kwantificering van de hippocampale degeneratie en epileptische TMEV-geïnfecteerde muizen toont een significante afname van het hippocampale gebied en een overeenkomstige toename van het ventriculaire gebied van TMEV-muizen in vergelijking met controles. Immunohistologische analyse kan informatie opleveren over verschillende parameters, zoals de aanwezigheid van ontstekingscellen. In dit geval werden secties met de hippocampus gekleurd met antilichamen om T-lymfocyten te labelen.
Mock-geïnfecteerde dieren vertonen geen T-celinfiltratie, terwijl matige infiltratie werd gezien bij de meerderheid van de TMEV-geïnfecteerde muizen. Sommige van de geïnfecteerde muizen vertonen ernstige infiltratie van T-lymfocyten. Niet alle dieren hebben epileptische aanvallen tijdens elke observatieperiode.
Ook treedt de hoogste incidentie van aanvallen op op dag vijf en zes na inenting. We gebruiken het TMEV-model om te testen op de werkzaamheid van nieuwe anti-epileptische medicijnen tegen infectie-geïnduceerde aanvallen. Assays die comorbide gedragsveranderingen en elektrofysiologische veranderingen onderzoeken, kunnen ook worden geëvalueerd.
Het TMEV-model heeft de epilepsie-onderzoeksgemeenschap voorzien van het eerste door CNS-infectie geïnduceerde model van temporale kwab epilepsie, waardoor het onderzoek naar onderliggende mechanismen van epileptogenese na infectie mogelijk is.
Overzicht
Deze studie onderzoekt het model van het Theiler-muizenencefalomyelitisvirus (TMEV) in C57BL/6-muizen, dat symptomen van menselijke virale encefalitis en epilepsie nabootst. Het onderzoek heeft als doel de mechanismen achter de ontwikkeling van epileptische aanvallen als gevolg van CZS-infecties te begrijpen en potentiële therapeutische doelwitten voor de behandeling van epilepsie te evalueren.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Virologie
- Epilepsieonderzoek
Achtergrond
- TMEV-infectie leidt tot significante vroege en chronische symptomen bij muizen.
- Infecties van het centraal zenuwstelsel verhogen het risico op de ontwikkeling van epilepsie.
- Het TMEV-model maakt het mogelijk om de onderliggende mechanismen van epileptische aanvallen te onderzoeken.
- Training is vereist voor de juiste hantering en virusinjectietechnieken.
Doel van de studie
- Om het TMEV-model voor epilepsie veroorzaakt door een CNS-infectie te evalueren.
- Om triggers voor epileptische aanvallen en therapeutische kandidaten te identificeren.
- Om gedragsmatige en elektrofysiologische veranderingen na de infectie te begrijpen.
Gebruikte methoden
- Het belangrijkste experimentele platform omvat het injecteren van het TMEV-virus in C57BL/6-muizen.
- Het biologische model richt zich op de CNS-responsen op virale infectie.
- Letsels en interventies omvatten het monitoren van epileptische activiteit na de infectie.
- De belangrijkste stappen omvatten de preparatie van het virus, de injectie en het monitoren op epileptische activiteit.
- Elektro-encefalografie (EEG) wordt gebruikt om de kenmerken van de epileptische aanvallen te beoordelen.
Belangrijkste resultaten
- Bewijs toont significante hippocampale degeneratie aan bij TMEV-geïnfecteerde muizen.
- Karakterisering van de T-celinfiltratie in de hippocampus onthulde verschillende graden van inflammatoire respons.
- Het model illustreert het begin en de triggers van epileptische aanvallen, wat leidt tot de identificatie van de effectiviteit van anti-epileptica.
- De frequentie van de aanvallen bereikt een piek rond dag vijf en zes na inoculatie.
Conclusies
- Dit onderzoek vestigt het TMEV-model als een cruciaal platform voor epilepsiestudies.
- De bevindingen benadrukken de implicaties voor het begrijpen van de mechanismen van door CNS-infecties geïnduceerde epilepsie.
- De verkregen inzichten kunnen therapeutische strategieën voor het beheersen van epilepsie na een infectie beïnvloeden.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Het modelleren van epilepsie met een infectieuze etiologie met het TMEV-platform maakt mechanische risicoreductie en doelwitvalidatie mogelijk voor epileptogenese geïnduceerd door infecties van het centrale zenuwstelsel. Dit model ondersteunt het voorspellende vertrouwen in vroege ontdekking en translationeel onderzoek door zowel acute als chronische toevalstrekkende epileptische fenotypes te repliceren die relevant zijn voor de menselijke ziekte. Het gebruik hiervan vergemakkelijkt de triage van portfolio's en de prioritering van nieuwe anti-epileptische verbindingen voor patiëntenpopulaties met een hoog risico.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt het mogelijk om infectiegedreven epileptogene mechanismen te onderzoeken en signaalpaden te verduidelijken.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door klinisch relevante aanvalstypes na een CZS-infectie te modelleren.
- Faciliteert de functionele validatie van targets voor kandidaat-anti-epileptica in een ziekte-relevant systeem.
- Biedt voorspellend vertrouwen voor de verdere ontwikkeling van verbindingen gericht op infectie-geïnduceerde epilepsie.
Screening & Assayontwikkeling
- Bereidt gevalideerde diermodellen voor voor kwantitatieve monitoring van toevallen en het testen van de werkzaamheid van verbindingen.
- Standaardiseert de score voor toevallen en EEG-gebaseerde uitlezingen voor reproduceerbare assayresultaten.
- Maakt schaalbare screening van nieuwe therapeutica tegen door infectie geïnduceerde eindpunten van toevallen mogelijk.
- Ondersteunt betrouwbare evaluatie van de effecten van verbindingen op zowel gedragsmatige als elektrofysiologische parameters.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij de ontwikkeling van translationele biomarkers via histopathologische en neuro-inflammatoire eindpunten.
- Garandeert continuïteit van mechanistische ontdekking tot preklinische validatie bij infectie-gedreven epilepsie.
- Informeert risico-gecorrigeerde beslissingen voor de verdere ontwikkeling van therapeutica gericht op het centraal zenuwstelsel.
- Biedt voorspellende risicoreductie voor biologische risico's in een laat stadium binnen epilepsieportfolio's.
Pipeline- & workflowintegratie
Het TMEV-model integreert processen vanaf de vroege ontdekking via de identificatie van lead-verbindingen tot de preklinische validatie voor door infectie geïnduceerde epilepsie.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing over de koppeling tussen infectie en epileptogenese en mechanistische pathway-analyse.
- Screening: Levert reproduceerbare kwantificering van aanvallen en gestandaardiseerde gedrags-/EEG-outputs voor de triage van verbindingen.
- Analytica: Biedt kwantitatieve metrics voor aanvalsfrequentie, intensiteit en histopathologie voor comparatieve analyse.
- Translationeel onderzoek: Slaat een brug tussen ontdekkingsresultaten en preklinische biomarker- en effectiviteitsstudies in een ziekte-relevante context.
- Bedrijfsmatige hergebruik: Vestigt een herbruikbaar platform voor voortdurend onderzoek naar anti-aanvalsmiddelen en neuro-inflammatie over verschillende programma's heen.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit in onderzoek naar door infectie veroorzaakte epilepsie.
- Operationele waarde: Maakt gestandaardiseerde, schaalbare en reproduceerbare workflows mogelijk voor het monitoren van aanvallen en het testen van verbindingen.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiëntie door te focussen op translationeel relevante eindpunten.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en ontwikkeling van therapeutische kandidaten gericht op het centraal zenuwstelsel.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in muïse modellen van CNS-infecties en technieken voor het monitoren van epileptische aanvallen.
- Vereist toegang tot gespecialiseerde instrumentatie voor EEG- en histopathologische analyse.
- Noodzaakt standaardisatie tussen teams voor de scoring van aanvallen en protocollen voor datarapportage.
- Aanpassing aan verschillende muizenstammen of infectiemodellen kan protocoloptimalisatie vereisen.
- Praktische beperkingen omvatten variabiliteit tussen dieren en de noodzaak van een grondige training in injectieprocedures.
