Nieinwazyjna ocena skuteczności nowych terapii patologii jelitowych za pomocą seryjnego obrazowania endoskopowego żywych myszy
March 10th, 2015
Opisujemy metody długotrwałego monitorowania skuteczności terapii w leczeniu patologii jelita grubego u myszy za pomocą sztywnego endoskopu. Protokół ten może być z łatwością wykorzystany do scharakteryzowania odpowiedzi terapeutycznej pojedynczego guza u żywych myszy, a także do monitorowania potencjalnego nawrotu choroby.
Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest przetestowanie skuteczności nowych terapii w modelach zapalenia jelita grubego i raka poprzez wywoływanie choroby u myszy w celu zbadania terapii, które hamują indukowaną patologię. Lek podawany jest profilaktycznie. W tym filmie zastosowano rekombinowane ludzkie białko interleukiny 11, siarczan dekstranu sodu lub DSS, który jest następnie podawany w wodzie pitnej w celu wywołania ostrego uszkodzenia błony śluzowej i wielu cech histopatologicznych związanych z nieswoistym zapaleniem jelit.
Następnie zmiany w chorobie są monitorowane za pomocą endoskopii w celu określenia skuteczności terapeutycznej. Ostatecznie wyniki wskazują na zmniejszone obciążenie chorobą w oparciu o monitorowanie endoskopowe i punktację po leczeniu terapeutycznym myszy z indukowaną patologią choroby. Główną zaletą tej techniki jest możliwość monitorowania jednej pojedynczej myszy w trakcie eksperymentu w porównaniu ze standardowymi technikami histologicznymi.
Wymagane jest badanie wielu kohort zwierząt. Ta metodologia może nam pomóc w zadawaniu i odpowiadaniu na kluczowe pytania w zakresie zapalenia i raka jelita grubego, a w szczególności w próbie ustalenia lepszej manipulacji sygnalizacją cytokin, która może wpływać na postęp choroby. Ważne jest, aby używać tych modeli przedklinicznych do oceny skuteczności leków i związków, a to pozwala nam naprawdę przetestować tę samą mysz kilka razy i zobaczyć, czy te związki mają aktywność.
Zademonstruję tę procedurę z Giovannim CI Ciano, technikiem zwierząt z naszego instytutu Pierwszego dnia podaj interesujący Cię środek terapeutyczny i odpowiednie kontrole pojazdu. W tej demonstracji pięć mikrogramów rekombinowanego ludzkiego białka interleukiny 11 rozpuszczono w 200 mikrolitrach soli fizjologicznej buforowanej fosforanami i podawano dootrzewnowo określając czas i częstotliwość podawania, które będą zależne od profilu farmakokinetycznego ustalonego dla testowanego odczynnika terapeutycznego. Poniżej przedstawiono zarys leczenia profilaktycznego z zastosowaniem wstrzyknięć dootrzewnowych dwa razy dziennie w trakcie trwania eksperymentu.
Monitoruj konsystencję stolca i obecność krwi oraz waż każdą mysz codziennie. W dniach leczenia ważenie powinno zbiegać się z lekiem terapeutycznym, aby zminimalizować stres u myszy spowodowany wielokrotnym obchodzeniem się. Trzeciego dnia przygotuj 2,5% roztwór siarczanu sodu lub DSS dekstranu w wodzie pitnej rutynowo dostarczanej myszom przez placówkę dla zwierząt.
Do eksperymentu wymagane jest około pięciu mililitrów roztworu DSS na mysz dziennie. Zużycie wody w DSS może ulec zmianie, jeśli temperatura otoczenia w obiekcie dla zwierząt ulega wahaniom. Zapewnij myszom świeży DSS.
Dodaj Liama do butelek z czystą wodą przez pięć kolejnych dni wieczorem piątego dnia. Zapewnij normalną wodę pitną oprócz rozgniecionych granulek spożywczych i odżywki białkowej dostarczanej na małych szalkach Petriego. Rankiem ósmego dnia.
Kontynuuj eutanazję myszy zgodnie z opisem w protokole tekstowym, aby pobrać tkanki do późniejszej analizy histologicznej. Przeprowadzaj rutynowe testy partii, aby ustalić odpowiednią dawkę DSS i obejść różnice między partiami. Odpowiednie dawkowanie powinno być oparte na utracie masy ciała i potwierdzonej histopatologii zapalenia jelita grubego.
Dostosować dawkę DSS w zakresie od jednego do 4% masy na objętość. W zależności od mikroflory obiektu dla zwierząt i partii DSS. Sprzęt endoskopowy powinien być zmontowany zgodnie ze standardowymi procedurami.
Wysterylizuj i wyczyść sondę endoskopową 70% etanolem lub antybakteryjnym smarem. Filmy można nagrywać za pomocą laptopa lub komputera stacjonarnego i standardowego oprogramowania multimedialnego, takiego jak iMovie. Standardowy monitor komputerowy, a nie monitor klasy medycznej, jest wystarczający do wizualizacji okrężnicy podczas zabiegu endoskopowego.
Znieczulenie grup od pięciu do sześciu myszy jednocześnie w komorze z 3% oczami fluoru w 100% tlenu w tempie od 0,2 do 0,4 litra na minutę. Po znieczuleniu myszy, co potwierdza się uszczypnięciem palca u nogi, poziom fluoru należy zmienić na od 0,5 do 2% W celu konserwacji wyjmij pojedynczą mysz z komory i umieść ją brzuszną stroną do góry z głową zabezpieczoną w stożku nosowym, należy monitorować pełne znieczulenie, a tylne nogi należy wyregulować tak, aby były rozciągnięte za myszą. Miejsce. Maść Veto na oczy myszy, aby zapobiec wysuszeniu.
Przytrzymaj ogon myszy w miejscu, w którym styka się z dolnym grzbietem, aby wyraźnie odsłonić odbyt. Przepływ powietrza pozwoli na napompowanie jelita grubego, jeśli przepływ powietrza jest zbyt silny. Powietrze zostanie wpompowane do żołądka myszy.
Ostrożnie włóż sztywną osłonę endoskopu do odbytnicy. Ogólnie rzecz biorąc, endoskop można wprowadzić do trzech centymetrów, w którym to momencie okrężnica u myszy zakrzywia się i nie jest dostępna dla sztywnego endoskopu. Częstą trudnością podczas zabiegów endoskopowych jest zablokowanie dostępu do światła jelita grubego z powodu kału.
Unikaj tego, delikatnie masując brzuch myszy przed zabiegiem, aby zachęcić do wypróżnienia. Rozpocznij nagrywanie wideo na dowolnym etapie procedury endoskopowej. Ocena choroby może być rejestrowana przez doświadczonego asystenta podczas zabiegu lub w późniejszym czasie z plików wideo, upewnij się, że procedury te są wykonywane przez doświadczonego naukowca.
Każda procedura endoskopowa trwa około dwóch minut na mysz po badaniu endoskopowym. Wróć myszy do klatki i monitoruj je podczas rekonwalescencji po znieczuleniu. Zwierzęta są na ogół budzone mobilnie w ciągu dwóch minut po usunięciu z izof Lorraine podając stożek nosowy, pokazane tutaj są reprezentatywne wyniki od myszy narażonych na DSS w celu modelowania ostrej choroby zapalnej jelit.
W ósmym dniu protokołu nieleczony. Myszy typu dzikiego mają zapalenie jelita grubego zgodnie z oczekiwaną utratą masy ciała, pokazano obrazy endoskopowe i wyniki endoskopowego zapalenia jelita grubego myszy kontrolnych oraz tych, które przeszły leczenie rekombinowanym ludzkim białkiem interleukiny 11. Utrata masy ciała jest używana jako standardowy parametr do monitorowania choroby związanej z zapaleniem jelita grubego, który jest rutynowo używany do monitorowania ogólnego stanu zdrowia myszy, co jest wizualizowane za pomocą zmniejszonego wyniku endoskopowego zapalenia jelita grubego.
Zmniejszenie zachorowalności jest widoczne po leczeniu terapeutycznym myszy z indukowaną patologią choroby. Więc kiedy już opanujesz tę technikę, powinno to być, powinieneś być w stanie ocenić mysz w około dwie minuty. Ogólnie rzecz biorąc, to, co naprawdę pozwala, to bardzo skuteczne testowanie, czy te metody leczenia mają wpływ na stan zapalny i raka w odpowiednim modelu przedklinicznym.
Przegląd
To badanie opisuje protokół długotrwałego monitorowania skuteczności terapeutycznej w patologiach jelita grubego z wykorzystaniem sztywnego endoskopu u myszy. Metoda ta umożliwia ocenę indywidualnych reakcji na nowotwór i potencjalnego nawrotu choroby.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Onkologia
- Gastroenterologia
Tło
- Modele zapalenia jelita grubego i raka są niezbędne do testowania nowych terapii.
- Rekombinowana ludzka interleukina 11 jest wykorzystywana do oceny efektów terapeutycznych.
- Endoskopia zapewnia monitorowanie w czasie rzeczywistym postępu choroby.
- Standardowe techniki często wymagają wielu kohorów, co sprawia, że ta metoda jest korzystna.
Cel badania
- Ocena skuteczności terapii w modelach zapalenia jelita grubego i raka.
- Monitorowanie indywidualnych reakcji myszy w czasie.
- Ustanowienie lepszej manipulacji sygnalizacją cytokin w postępie choroby.
Stosowane metody
- Podawanie środków terapeutycznych i DSS w celu wywołania zapalenia jelita grubego.
- Monitorowanie endoskopowe w celu oceny obciążenia chorobowego i reakcji terapeutycznej.
- Codzienna obserwacja zdrowia i wagi myszy.
- Analiza histologiczna po eutanazji w celu potwierdzenia patologii zapalenia jelita grubego.
Główne wyniki
- Zmniejszone obciążenie chorobowe obserwowane poprzez endoskopowe punktacje.
- Utrata wagi i obrazy endoskopowe korelowały z skutecznością leczenia.
- Indywidualne monitorowanie pozwoliło na szczegółową ocenę efektów terapeutycznych.
Wnioski
- Protokół umożliwia precyzyjną ocenę skuteczności terapii u żywych myszy.
- Techniki endoskopowe zapewniają znaczne zalety w porównaniu z tradycyjnymi metodami.
- Dalsze badania mogą zwiększyć zrozumienie zapalenia i raka w jelitach grubych.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
This protocol enables longitudinal, non-invasive assessment of therapeutic efficacy in preclinical models of intestinal pathology, supporting target validation and mechanistic de-risking in early discovery. By allowing repeated endoscopic imaging of individual mice, it reduces cohort size requirements and improves predictive confidence in lead identification for IBD and CRC therapeutics. The approach aligns with enterprise needs for reproducible, quantitative disease modeling that informs go/no-go decisions prior to IND-enabling studies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in disease-relevant systems with intact immune and stromal microenvironments.
- Operational Value: Supports biological de-risking through serial monitoring of individual tumor response and mucosal healing.
- Predictive Value: Provides quantitative endoscopic scoring to triage compounds based on efficacy in acute mucosal damage and chronic colitis models.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates standardized, reproducible endoscopic outputs suitable for compound screening campaigns.
- Scalability: Facilitates platform reuse across colitis and colitis-associated cancer models with minimal procedural variation.
- Quantitative Output: Delivers longitudinal disease burden metrics that enable dose-response and time-course analysis.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models acute mucosal damage, chronic colitis, and sporadic colorectal cancer to mirror human pathophysiology.
- Translational Continuity: Bridges discovery through preclinical validation by monitoring therapeutic effects in live animals over time.
- Risk-Adjusted Decisions: Informs advancement criteria via correlated endoscopic, histologic, and weight loss endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for cytokine-modulating therapeutics in gastrointestinal indications.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of cytokine signaling modulators in mechanistic de-risking of IBD and CRC pathways.
- Screening: Enables assay standardization and reproducibility for evaluating therapeutic compounds in vivo.
- Analytics: Provides endoscopic scoring and weight loss as quantitative readouts for comparing treatment conditions.
- Translational Research: Connects efficacy findings to histopathological validation for preclinical continuity.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable endoscopic platform applicable across multiple intestinal pathology models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances target confidence through longitudinal, individual-animal assessment of therapeutic response.
- Operational Value: Improves standardization and reduces variability by minimizing inter-animal heterogeneity.
- Strategic Value: Increases capital efficiency by decreasing cohort sizes and accelerating go/no-go timelines.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of therapeutics based on reproducible efficacy signals.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine endoscopy and anesthetic protocols for reproducible imaging.
- Dependent on rigid endoscope sheath compatibility and proper sterilization between uses.
- Necessitates standardized DSS preparation and monitoring to ensure model consistency across batches.
- Involves training for endoscopic scoring to maintain inter-operator reliability.
- Limited by anatomical constraints of rigid endoscope access beyond three centimeters in murine colon.
