Verbetering van artrose bij muizen met behulp van zilveren nanodeeltjes
2 juni 2023
Hier wordt een protocol gepresenteerd voor het gebruik van zilveren nanodeeltjes om de acute symptomen van type II collagenase-geïnduceerde artrosemuizen effectief te verbeteren, waaronder synoviale ontsteking, synoviale hyperplasie, vasculaire hyperplasie, enz.
Deze methode heeft het potentieel om te worden gebruikt als een nieuwe klinische strategie voor knieartrose. Deze techniek is veilig, eenvoudig voor lokale injecties en de behandeling is effectief bij dierproeven. Zilveren nanodeeltjes kunnen toepasbaar zijn bij andere ontstekingsziekten en er moet verder onderzoek naar worden gedaan.
Het is dan belangrijk om voorzichtig te zijn bij het injecteren van de knieomvang van de muizen en te zorgen voor de juiste procedure. Het beoordelen van de handvulling van het kniegewricht bij de knieën en het voorkomen van lekkage van medicijnen. Begin met het plaatsen van een verdoofde muis op een operatietafel.
Plak de ledematen van de muis vast en scheer de vacht met een scheermes. Desinfecteer vervolgens het geschoren gebied driemaal met afwisselend scrubs van 0,1% jodoform en alcohol. Maak met een schaar een incisie in de huid, waarbij achtereenvolgens het onderhuidse weefsel en het infrapatellaligament bloot komen te liggen.
Injecteer met een insulinespuit van één milliliter 10 eenheden collagenase type twee in de gewrichtsholte. Hecht het onderhuidse weefsel en hecht vervolgens de huid. Steriliseer nu het gehechte gebied met 0,1% jodoform.
Plaats de muis in individueel geventileerde kooien zodra ze wakker worden uit de anesthesie. Begin met het toevoegen van 400 microliter collageen type één aan een microcentrifugebuis van 1,5 milliliter die op ijs is geplaatst. Voeg nu 200 microliter PBX toe, meng goed en plaats de buizen op ijs.
Voeg 400 microliter zilveren nanodeeltjes toe aan deze suspensie, waardoor de uiteindelijke concentratie van nanodeeltjes op één millimol komt. Meng de suspensie goed door elkaar. Haal de KOA-muizen een week na de collagenase-injectie uit hun kooien.
Voordat u zilveren nanodeeltjes injecteert, moet u de muis verdoven en operatief voorbereiden, zoals eerder is aangetoond. Gebruik een schaar om achtereenvolgens de huid, het onderhuidse weefsel en de kniebanden bloot te leggen. Ga vervolgens met behulp van de naald van een insulinespuit van één milliliter de gewrichtsholte binnen in een hoek van 15 graden en injecteer langzaam 20 microliter van het collageenmengsel van zilveren nanodeeltjes.
Tijdens de injectie zwelt het kniegewricht op, wat zorgt voor een succesvolle medicijninjectie. Na het hechten en steriliseren van de operatieplaats zoals eerder, plaatst u de muizen in individueel geventileerde kooien zodra de anesthesie is uitgewerkt. Steriliseer en ontleed de ledematen van de geëuthanaseerde muis.
Oogst de kniegewrichten, inclusief het dijbeen en het scheenbeen, en verwijder het spierweefsel. Verzamel de weefsels van het kniegewricht, inclusief het dijbeen en het scheenbeen en het omliggende zachte ligament. Encapsule in 10% formaline voor conservering en fixatie.
Na een nacht fixatie van de weefsels, de secties inbedden in paraffine. Snijd met behulp van een microtoom de ingebedde weefsels in secties van 0,4 micro dik. Onderwerp de weefsels aan verschillende kleuringstechnieken.
Het gemiddelde lichaamsgewicht van de KOA-muizen was significant lager dan dat van de muizen in de controlegroep. Het gemiddelde lichaamsgewicht van de muizen in de type twee collagenase- en zilvernanodeeltjesgroep was hoger in vergelijking met de KOA-muizen. HE-kleuring toonde aan dat de synoviale dikte van de muizen in de KOA-groep significant hoger was in vergelijking met de controlegroep.
De synoviale dikte van de met nanodeeltjes behandelde groep was verminderd ten opzichte van de KOA-groep. Vasculaire hyperplasie van het synovium werd waargenomen in de KOA-groep en bleek significant verminderd te zijn in de met nanodeeltjes behandelde groep. Safranine-O-kleuring onthulde een vernietigde kraakbeenmatrix in KOA-muizen, terwijl de muizen die werden behandeld met het collageenmengsel met nanodeeltjes een significant betere kraakbeenmatrix vertoonden.
Morfologische kenmerkenscores waren hoger in de met collageen II behandelde groep in vergelijking met de controlegroep. Immunohistochemische kleuring toonde verminderde neutrofieleninfiltratie in de synoviale regio's van de met nanodeeltjes behandelde muizen in vergelijking met de KOA-groep. Het is belangrijk om verstopping van het geneesmiddel te voorkomen tijdens de injectie van collagenase type II en verschillende nanodeeltjes.
Het therapeutisch effect van verschillende nanodeeltjes zou kunnen worden geprobeerd op diermodellen van voorste kruisbandletsel.
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol voor het gebruik van zilvernanodeeltjes om acute symptomen van type II collagenase-geïnduceerde artrose bij muizen te verlichten. De methode is effectief gebleken in het verminderen van synoviale ontsteking en hyperplasie.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Biologie
- Onderzoek naar artrose
Achtergrond
- Door type II collagenase geïnduceerde artrose is een veelgebruikt model voor het bestuderen van knieartrose.
- Zilvernanodeeltjes blijken veelbelovend bij de behandeling van ontstekingen.
- Lokale injectietechnieken zijn cruciaal voor een effectieve behandeling.
- Verder onderzoek is nodig om de toepasbaarheid van zilvernanodeeltjes bij andere ontstekingsziekten te onderzoeken.
Doel van de studie
- Om de effectiviteit van zilvernanodeeltjes bij de behandeling van artroseklachten bij muizen te evalueren.
- Om een veilig en eenvoudig injectieprotocol voor lokale behandeling vast te stellen.
- Om het potentieel voor bredere toepassingen bij inflammatoire ziekten te beoordelen.
Gebruikte methoden
- Injectie van type II collagenase in het kniegewricht van geanestheseerde muizen.
- Bereiding van een mengsel van zilvernanodeeltjes en collageen voor daaropvolgende injectie.
- Beoordeling van de synoviale dikte en de integriteit van de kraakbeenmatrix via histologische kleuring.
- Monitoring van veranderingen in het lichaamsgewicht in behandelde groepen versus controlegroepen.
Belangrijkste resultaten
- Significante afname van de synoviale dikte bij muizen behandeld met nanodeeltjes vergeleken met de KOA-groep.
- Verbetering van de integriteit van de kraakbeenmatrix waargenomen bij de behandelde muizen.
- Verminderde neutrofiele infiltratie in de synoviale regio's van muizen behandeld met nanodeeltjes.
- Het lichaamsgewicht van de met nanodeeltjes behandelde muizen was hoger dan dat van de KOA-muizen.
Conclusies
- Zilvernanodeeltjes verminderen effectief de symptomen van artrose bij muizen.
- De injectiemethode is veilig en kan eenvoudig worden uitgevoerd.
- Verdere studies zijn gerechtvaardigd om het therapeutische potentieel bij andere ontstekingsziekten te verkennen.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor leidinggevenden
De toediening van zilvernanodeeltjes in een muismodel van knieartrose demonstreert een nieuwe benadering voor het moduleren van ontstekingspaden en synoviale pathologie in preklinische ziekterelevante systemen. Kwantitatieve histologische en immunohistochemische resultaten bieden voorspellend vertrouwen voor validatie van targets in een vroeg stadium en mechanische risicoreductie. Dit protocol ondersteunt de translationele continuïteit van discovery-biologie naar preklinische beoordeling in portfolio's voor inflammatoire gewrichtsaandoeningen.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt onderzoek naar inflammatoire mechanismen en synoviale hyperplasie in osteoarthritismodellen mogelijk.
- Ondersteunt functionele targetvalidatie door de infiltratie van neutrofielen en de synoviale dikte te kwantificeren.
- Biedt mechanistische risicoreductie voor anti-inflammatoire strategieën bij degeneratieve gewrichtsaandoeningen.
Screening & assayontwikkeling
- Stelt een gevalideerd in vivo systeem vast voor het evalueren van ontstekingsremmende middelen bij gewrichtspathologie.
- Levert reproduceerbare kwantitatieve resultaten via histologische en immunohistochemische kleuring.
- Faciliteert de standaardisatie van assays voor compound-screening in modellen van inflammatoire ziekten.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Komt overeen met ziekterelevante eindpunten, zoals de integriteit van de kraakbeenmatrix en synoviale vascularisatie.
- Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over voortgang mogelijk op basis van kwantitatieve resultaten op weefselniveau.
- Ondersteunt de continuïteit van mechanistische ontdekking naar preklinisch proof-of-concept in artroseonderzoek.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit protocol integreert stappen van vroege ontdekking tot preklinische validatie, ter ondersteuning van lead-identificatie en mechanistische risicoreductie in pipelines voor inflammatoire gewrichtsziekten.
- Discovery Biology: Kwantificeert infiltratie van inflammatoire cellen en synoviale veranderingen om therapeutische hypothesen te verduidelijken.
- Screening: Biedt gestandaardiseerde, reproduceerbare in vivo read-outs voor de evaluatie van anti-inflammatoire verbindingen.
- Analytics: Maakt statistische vergelijking mogelijk van synoviale dikte, kraakbeenintegriteit en de aanwezigheid van immuuncellen tussen groepen.
- Translationeel Onderzoek: Verbindt mechanistische bevindingen met preklinische eindpunten die relevant zijn voor de progressie van artrose.
- Enterprise Reuse: Biedt een herbruikbaar in vivo platform voor het testen van diverse anti-inflammatoire modaliteiten in gewrichtsziektemodellen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt de voorspellende zekerheid bij de validatie van ontstekingsremmende targets en vermindert mechanistische ambiguïteit.
- Operationele waarde: Standaardiseert in vivo-procedures en kwantitatieve weefselanalyse voor een betere reproduceerbaarheid.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen en vermindert biologische risico's in een laat stadium binnen osteoarthritis-portfolio's.
- Impact op portfolio: Ondersteunt de risico-gecorrigeerde prioritering van ontstekingsremmende strategieën voor degeneratieve gewrichtsaandoeningen.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in kleine dierchirurgie en lokale gewrichtsinjectietechnieken.
- Toegang tot infrastructuur voor histologische en immunohistochemische analyse is noodzakelijk.
- Vereist standaardisatie van injectie- en weefselverwerkingsprotocollen tussen teams.
- Aanpassing kan nodig zijn voor andere inflammatoire of degeneratieve gewrichtsmodellen.
- Voorzichtige behandeling is essentieel om lekkage van het geneesmiddel of injectiefouten in kleine gewrichten te voorkomen.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Chapters in this video
0:00
Introduction
0:44
Knee Osteoarthritis (KOA) Mouse Model Establishment
1:41
Synthesis of Silver Nanoparticle and Treatment of Collagenase‐Induced KOA Mice
3:10
Staining of the Collected Knee Joint and Synovial Tissue
3:55
Results: Comparative Analysis of KOA and Silver Nanoparticle‐Treated Murine Groups
5:24
Conclusion
