Destabilizacja przyśrodkowego łąkotki i chrząstki rys mysiego modelu przyspieszonej choroby zwyrodnieniowej stawów
6 lipca 2022
Obecny protokół opisuje kontrolowane zadrapania mikroostrza na powierzchni chrząstki stawowej po destabilizacji kolana myszy poprzez przecięcie przyśrodkowego więzadła minipiszczelowego. Ten model zwierzęcy przedstawia przyspieszoną postać choroby zwyrodnieniowej stawów (OA) odpowiednią do badania tworzenia osteofitów, osteosklerozy i bólu we wczesnym stadium.
Metoda ta modeluje wiele aspektów pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów u ludzi, co pozwala nam na zbadanie choroby i wpływu możliwych terapii w krótszym czasie. Główną zaletą tej techniki jest to, że w krótkim okresie, zaledwie dwa tygodnie po interwencji, myszy wykazywały spójne, mierzalne tworzenie osteofitów, a także zmiany obciążenia w chorej nodze, które wskazują na ból. Zalecamy skorzystanie z tego modelu badania powstawania osteofitów i kostnienia śródchrzęstnego, a także bólu spowodowanego kontuzją.
Identyfikacja i przecięcie więzadła łąkotkowego przyśrodkowego może być trudne, dlatego zalecamy ćwiczenie tego na zwłokach, dopóki nie nabierzesz pewności. W zademonstrowaniu procedury pomoże Lynette Dunning, asystentka naukowa w Centrum Nauk o Układzie Mięśniowo-Szkieletowym. Na początek wyznacz sterylne pomieszczenie do przeprowadzenia operacji, upewniając się, że wszystkie powierzchnie są sterylne.
Ułóż i umieść sterylne narzędzia na sterylnych serwetach. Następnie zważ mysz. Przytnij futro znieczulonej myszy nad kolanem, przednią i boczną stroną od połowy goleni do połowy uda za pomocą małych maszynek do strzyżenia włosów.
Zdezynfekuj skórę, nakładając antybakteryjny środek do mycia skóry na ogoloną, odsłoniętą skórę. W przypadku analgezji należy podawać podskórnie 0,05 miligrama buprenorfiny na kilogram. Umieść mysz po stronie grzbietowej, pozostawiając kolano, na którym ma być operowana, do góry, i umieść nos myszy w dyszy podłączonej do zestawu anestezjologicznego.
Przykryj mysz sterylną serwetą z małym otworem w kształcie dziurki od klucza. Ustaw nogę, na której ma być operowana z kolanem zamocowanym pod kątem mniejszym niż 90 stopni, z więzadłem rzepki skierowanym do góry i stopą unieruchomioną taśmą chirurgiczną. Dostosuj mikroskop, aby ustawić ostrość na więzadle rzepki.
Ściśnij skórę kolana po bocznej stronie ząbkowanymi kleszczami. Wykonaj małe nacięcie równolegle do dystalnego ścięgna rzepki za pomocą nożyczek chirurgicznych. Wprowadź nożyczki i rozszerz cięcie do około 10 milimetrów.
Przesuń skórę na stronę przyśrodkową, odsłaniając więzadło rzepki i bliższy płaskowyż piszczelowy. Używając ostrza numer 11, wykonaj nacięcie od góry do dołu wzdłuż przyśrodkowej strony więzadła rzepki. Po dotarciu do dolnej części więzadła rzepki obróć ostrze o 90 stopni i przedłuż nacięcie od więzadła rzepki w kierunku strony przyśrodkowej, aby uzyskać dostęp do torebki stawowej.
Ściśnij więzadło rzepki kleszczami i obróć nadgarstek, aby przesunąć więzadło rzepki na boczną stronę, na tyle, aby odsłonić IFP. Nadal lekko trzymając więzadło rzepki, ściśnij IFP mikropęsetą, aby je podnieść i przesunąć lekko do góry. Jeśli wystąpi krwawienie, dociśnij patyczkiem kosmetycznym.
Zidentyfikuj MMTL łąkotki przyśrodkowej, która zakotwicza róg czaszkowy łąkotki przyśrodkowej do przedniego płaskowyżu piszczelowego. Ostrożnie odetnij MMTL małymi, dwumilimetrowymi nożyczkami sprężynowymi, pozostawiając nienaruszoną łąkotkę przyśrodkową i inne więzadła. Trzymilimetrowym nożem mikrochirurgicznym zaznacz trzy, równomiernie rozmieszczone wgłębienia na chrząstce stawowej piszczelowej w kierunku od tylnej do przedniej części.
Zamknij skórę dwoma lub trzema małymi, siedmiomilimetrowymi metalowymi klipsami do zamykania ran. Usuń metalowe klipsy między piątym a siódmym dniem po operacji. Następnie oceń ból lub chód w dowolnym momencie badania.
Określ ilościowo zwapniałą tkankę, analizując skany mikro-CT stawów kolanowych. Aby przeanalizować stwardnienie kości podchrzęstnej, wybierz VOI w środku obciążenia płaskowyżu piszczelowego przyśrodkowego. Następnie określ gęstość kości podchrzęstnej i mikroarchitekturę, wybierając obszar zainteresowania wyznaczający strukturę beleczkową z nasadą piszczeli, płytką podchrzęstną lub całkowitą kością podchrzęstną w dwuwymiarowym widoku koronalnym stosu, za pomocą oprogramowania do analizy CT.
Zidentyfikuj osteofity w zrekonstruowanych, trójwymiarowych stosach obrazów za pomocą oprogramowania CTVol. Oceń uszkodzenie chrząstki i zapalenie błony maziowej zgodnie z wynikiem uszkodzenia chrząstki OARSI 19 i wynikiem zapalenia błony maziowej 20, na zatopionych w parafinie odcinkach o długości pięciu mikrometrów. Nie zaobserwowano znaczących zmian w obciążeniu tylnej nogi w modelu DMM w ciągu ośmiu tygodni po indukcji, podczas gdy myszy DCS znacznie faworyzowały nogę kontralateralną lub kontrolną dwa tygodnie po interwencji.
Stosunek między nogą przeciwległą a ipsilateralną wskazywał, że oba modele miały zwiększoną gęstość kości w obszarze podchrzęstnego obciążenia kości dotkniętej kończyny, cztery tygodnie po indukcji. Pojawienie się osteofitów było bardziej widoczne u myszy z DCS, ze znacznym wzrostem liczby i objętości w porównaniu z modelem DMM dwa tygodnie po interwencji. DCS objawia się podwyższonym uszkodzeniem chrząstki w przyśrodkowym przedziale piszczelowym i udowym oraz zapaleniem błony maziowej cztery tygodnie po indukcji.
Uszkodzenia powinny być ograniczone do struktur, na które celowo chcemy wpłynąć, dlatego należy zachować szczególną ostrożność, aby utrzymać wszystkie inne struktury w stanie nienaruszonym i zminimalizować odsłonięcie chrząstki. Modyfikacja uwzględniająca celowe zadrapania chrząstki pozwala nam zbadać chorobę zwyrodnieniową stawów, koncentrując się na osteofitogenezie, wczesnej chorobie zwyrodnieniowej stawów lub bólu urazu oraz wpływie uszkodzenia chrząstki na cały staw.
Przegląd
Niniejszy protokół opisuje metodę indukowania choroby zwyrodnieniowej stawów u myszy poprzez kontrolowane nacięcia mikrodłutem chrząstki stawowej. Model ten umożliwia badanie tworzenia się osteofitów, osteosklerozy oraz bólu w krótszym przedziale czasowym.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Badania nad chorobą zwyrodnieniową stawów
- Modele zwierzęce
Wstęp
- Badanie koncentruje się na pourazowej chorobie zwyrodnieniowej stawów.
- Wykorzystuje ono model mysi do symulacji postępu choroby u ludzi.
- Możliwa jest krótkoterminowa ocena formowania się osteofitów.
- Omówiono problemy związane z technikami chirurgicznymi.
Cel badania
- Zbadanie procesu tworzenia się osteofitów oraz kostnienia chrzęstnego.
- Ocena bólu wywołanego urazem w kontrolowanym środowisku.
- Ocena wpływu uszkodzenia chrząstki na zdrowie stawów.
Zastosowane metody
- Zadrapania mikroostrzem na chrząstce stawowej.
- Interwencja chirurgiczna w obrębie przyśrodkowego więzadła łąkotczuliszczowego.
- Ocena bólu i zmian w chodu po operacji.
- Skanowanie mikro-CT w celu ilościowego określenia tkanek zwapniałych i gęstości kości.
Główne wyniki
- Obserwowano spójne tworzenie się osteofitów dwa tygodnie po interwencji.
- Odnotowano zwiększoną gęstość kości w dotkniętej kończynie.
- Odnotowano znaczne uszkodzenia chrząstki oraz zapalenie błony maziowej.
- Powstawanie osteofitów było bardziej zaznaczone w określonych modelach.
Wnioski
- Model ten skutecznie symuluje wczesną fazę choroby zwyrodnieniowej stawów.
- Pozwala on na lepsze zrozumienie mechanizmów osteofitozy.
- Precyzyjne techniki chirurgiczne są kluczowe dla zachowania integralności stawu.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Mysi model destabilizacji i zadrapania chrząstki (DCS) umożliwia szybkie i powtarzalne badanie formowania się osteofitów, zmian w kości podchrzęstnej oraz mechanizmów bólu istotnych dla pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów. Model ten przyspiesza walidację celów na wczesnym etapie oraz ograniczanie ryzyka mechanistycznego w badaniach nad chorobą zwyrodnieniową, wspierając decyzje dotyczące portfela interwencji modyfikujących przebieg choroby. Jego ilościowe wyniki i krótki przedział czasowy ułatwiają efektywną ocenę przedkliniczną potencjalnych środków terapeutycznych nakierowanych na degenerację stawów i ból.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia badanie szlaków tworzenia się osteofitów i kostnienia endochondralnego in vivo.
- Wspiera walidację funkcjonalną celów zaangażowanych w ból wywołany urazem oraz degenerację stawów.
- Zapewnia platformę do mechanistycznej oceny ryzyka terapii modyfikujących przebieg choroby zwyrodnieniowej stawów.
- Ułatwia uzyskanie wiarygodnych wyników prognostycznych w strategiach wczesnej interwencji.
Przesiewy i opracowanie testów
- Zapewnia zwalidowany, powtarzalny model zwierzęcy do ilościowej oceny zmian zwyrodnieniowych stawów.
- Standaryzuje pomiar zachowań związanych z bólem oraz patologii kości i chrząstki na potrzeby screeningu związków.
- Umożliwia skalowalną ocenę kandydatów terapeutycznych z szybkim odczytem wyników.
- Wspiera rozwój testów dla punktów końcowych dotyczących osteofitów i kości podchrzestnej.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodne z punktami końcowymi istotnymi dla choroby, takimi jak tworzenie się osteofitów i fenotypy bólowe.
- Zapewnia ciągłość od odkryć mechanistycznych po przedkliniczną walidację celów w procesie degeneracji stawów.
- Umożliwia dostosowanie ryzyka przy rozwoju kandydatów na podstawie wczesnych biomarkerów translacyjnych.
- Wspiera podejmowanie decyzji dotyczących przejścia do bardziej zaawansowanych modeli przedklinicznych.
Integracja potoku i przepływu pracy
Model ten wpisuje się w kontinuum od wczesnego etapu odkrywania do walidacji przedklinicznej, stanowiąc pomost między badaniami nad mechanizmami a badaniami translacyjnymi w obrębie choroby zwyrodnienia stawów.
- Biologia odkrywcza: Ułatwia testowanie hipotez dotyczących mechanizmów powstawania osteofitów i bólu w kontrolowanym systemie in vivo.
- Przesiew: Zapewnia powtarzalne, ilościowe wyniki do oceny efektów interwencji w patologii stawów.
- Analityka: Umożliwia pomiar gęstości kości, objętości osteofitów oraz zachowań związanych z bólem w celu przeprowadzenia analizy porównawczej.
- Badania translacyjne: Łączy wczesne odkrycia mechanistyczne z fenotypami istotnymi dla choroby obserwowanymi w klinicznej chorobie zwyrodnieniowej stawów.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferuje ustandaryzowaną, wielokrotnie wykorzystywalną platformę dla międzyprogramowych badań nad chorobą zwyrodnieniową stawów i selekcji związków.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w walidacji celów terapeutycznych w chorobie zwyrodnieniowej stawów.
- Wartość operacyjna: Poprawia standaryzację, powtarzalność i skalowalność przedklinicznych badań nad chorobą zwyrodnieniową stawów.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji go/no-go oraz efektywność kapitałową poprzez umożliwienie szybkiej, ilościowej oceny potencjalnych interwencji.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację dostosowaną do ryzyka oraz rozwój programów terapeutycznych w chorobie zwyrodnieniowej stawów.
Uwagi dotyczące implementacji
- Wymagana jest wiedza chirurgiczna w zakresie manipulacji stawami myszy oraz przecięcia więzadeł.
- Niezbędny jest dostęp do obrazowania mikro-CT oraz infrastruktury do analizy histologicznej.
- Wymagana jest rygorystyczna standaryzacja procedur chirurgicznych i analitycznych w obrębie zespołu.
- Adaptacja do innych modeli zwierzęcych może wymagać optymalizacji protokołu.
- Staranność techniczna jest niezbędna, aby ograniczyć uszkodzenia tkanek poza obszarem docelowym i zapewnić wierność modelu.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:05
Introduction
1:08
Pre-Operative Care
2:21
Destabilization of the Medial Meniscus Procedure Followed by Cartilage Scratch
4:16
Post-Operative Care and Evaluation of Osteoarthritic Disease
5:29
Results: Destabilization of the Medial Meniscus and Cartilage Scratch Model to Study Post-Traumatic Osteoarthritis
6:24
Conclusion
