Łagodzenie choroby zwyrodnieniowej stawów u myszy za pomocą nanocząstek srebra
2 czerwca 2023
Prezentowany tutaj jest protokół użycia nanocząsteczek srebra do skutecznego łagodzenia ostrych objawów u myszy z chorobą zwyrodnieniową stawów wywołaną kolagenazą typu II, w tym zapalenie błony maziowej, przerost błony maziowej, przerost naczyń krwionośnych, itp.
Metoda ta może być wykorzystana jako nowa strategia kliniczna w chorobie zwyrodnieniowej stawu kolanowego. Ta technika jest bezpieczna, prosta do miejscowych wstrzyknięć, a leczenie jest skuteczne w eksperymentach na zwierzętach. Nanocząstki srebra mogą mieć zastosowanie w innych chorobach zapalnych i wymagają dalszych badań.
Dlatego ważne jest, aby zachować ostrożność podczas wstrzykiwania rozmiaru kolana myszy, zapewniając prawidłową procedurę. Ocena wypełnienia dłoni stawu kolanowego w kolanach i unikanie wycieku leku. Zacznij od umieszczenia znieczulonej myszy na stole operacyjnym.
Przyklej kończyny myszy, a następnie ogol futro brzytwą. Następnie trzykrotnie zdezynfekuj ogolony obszar naprzemiennie peelingami z 0,1% jodoformu i alkoholu. Za pomocą nożyczek wykonaj nacięcie na skórze, kolejno odsłaniając tkankę podskórną i więzadło podrzepki.
Za pomocą jednomililitrowej strzykawki insulinowej wstrzyknij 10 jednostek kolagenazy typu drugiego do jamy stawowej. Zszyj tkankę podskórną, a następnie zszyj skórę. Teraz wysterylizuj zszyty obszar 0,1% jodoformem.
Umieść mysz w indywidualnie wentylowanych klatkach po wybudzeniu się ze znieczulenia. Zacznij od dodania 400 mikrolitrów kolagenu typu pierwszego do 1,5 mililitrowej mikroprobówki wirówkowej umieszczonej na lodzie. Teraz dodaj 200 mikrolitrów PBX, dobrze wymieszaj i umieść rurki na lodzie.
Dodaj 400 mikrolitrów nanocząstek srebra do tej zawiesiny, zwiększając końcowe stężenie nanocząstek do jednego milimola. Dobrze wymieszaj zawiesinę. Tydzień po wstrzyknięciu kolagenazy usuń myszy KOA z klatek.
Przed wstrzyknięciem nanocząstek srebra należy znieczulić i chirurgicznie przygotować mysz, jak pokazano wcześniej. Użyj nożyczek, aby sekwencyjnie odsłonić skórę, tkankę podskórną i więzadła kolana. Następnie za pomocą igły jednomililitrowej strzykawki insulinowej wejdź do jamy stawowej pod kątem 15 stopni i powoli wstrzyknij 20 mikrolitrów mieszanki kolagenu z nanocząsteczkami srebra.
Podczas wstrzyknięcia staw kolanowy puchnie, zapewniając udane wstrzyknięcie leku. Po zszyciu i wysterylizowaniu miejsca operowanego, jak wcześniej, umieść myszy w indywidualnie wentylowanych klatkach, gdy znieczulenie ustąpi. Chirurgicznie wysterylizuj i wypreparuj kończyny uśpionej myszy.
Zbierz stawy kolanowe, w tym kość udową i piszczelową, i usuń tkankę mięśniową. Zbierz tkanki stawu kolanowego, w tym kość udową i piszczelową oraz otaczające więzadło miękkie. Kapsułka w 10% formalinie w celu konserwacji i utrwalenia.
Po nocnym utrwaleniu tkanek należy zatopić skrawki w parafinie. Za pomocą mikrotomu pokrój osadzone tkanki na odcinki o grubości 0,4 mikro. Poddaj tkanki różnym technikom barwienia.
Średnia masa ciała myszy KOA była znacznie niższa niż myszy w grupie kontrolnej. Średnia masa ciała myszy w grupie kolagenazy typu drugiego i nanocząstek srebra była wyższa w porównaniu z myszami KOA. Barwienie HE wykazało, że grubość błony maziowej myszy w grupie KOA była znacznie wyższa w porównaniu z grupą kontrolną.
Grubość błony maziowej w grupie traktowanej nanocząstkami została zmniejszona w stosunku do grupy KOA. Przerost naczyń maziowych zaobserwowano w grupie KOA i stwierdzono, że jest znacznie zmniejszony w grupie leczonej nanocząstkami. Barwienie Safraniną-O ujawniło zniszczoną macierz chrząstki u myszy KOA, podczas gdy myszy leczone mieszaniną kolagenu nanocząsteczkowego wykazały znacznie lepszą macierz chrząstki.
Oceny cech morfologicznych były wyższe w grupie leczonej kolagenem II w porównaniu z grupą kontrolną. Barwienie immunohistochemiczne wykazało zmniejszoną infiltrację neutrofili w regionach maziowych myszy leczonych nanocząstkami w porównaniu z grupą KOA. Ważne jest, aby uniknąć zablokowania leku podczas wstrzykiwania kolagenazy typu II i kilku nanocząstek.
Efekt terapeutyczny kilku nanocząstek można próbować na zwierzęcych modelach uszkodzenia więzadła krzyżowego przedniego.
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia protokół wykorzystania nanocząsteczek srebra w celu łagodzenia ostrych objawów choroby zwyrodnieniowej stawów wywołanej kolagenazą typu II u myszy. Metoda ta wykazuje skuteczność w redukcji zapalenia i przerostu błony maziowej.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neurobiologia
- Biologia
- Badania nad chorobą zwyrodnieniową stawów
Wprowadzenie
- Choroba zwyrodnieniowa stawów indukowana kolagenazą typu II jest powszechnym modelem badania choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego.
- Nanocząsteczki srebra wykazują potencjał w leczeniu stanów zapalnych.
- Techniki wstrzykiwania miejscowego są kluczowe dla skutecznego leczenia.
- Dalsze badania są niezbędne, aby zbadać możliwość zastosowania nanocząsteczek srebra w innych chorobach zapalnych.
Cel badania
- Ocena skuteczności nanocząsteczek srebra w leczeniu objawów choroby zwyrodnieniowej stawów u myszy.
- Opracowanie bezpiecznego i prostego protokołu iniekcji do leczenia miejscowego.
- Ocena potencjału do szerszych zastosowań w chorobach zapalnych.
Zastosowane Metody
- Wstrzyknięcie kolagenazy typu II do stawu kolanowego u znieczulonych myszy.
- Przygotowanie mieszaniny nanocząsteczek srebra i kolagenu do późniejszej iniekcji.
- Ocena grubości błony maziowej oraz integralności macierzy chrząstki za pomocą barwienia histologicznego.
- Monitorowanie zmian masy ciała w grupach leczonych w porównaniu z grupami kontrolnymi.
Główne wyniki
- Znacząca redukcja grubości błony maziowej u myszy leczonych nanocząsteczkami w porównaniu z grupą KOA.
- Poprawa integralności macierzy chrzestnej zaobserwowana u myszy leczonych.
- Zmniejszona infiltracja neutrofili w obszarach maziowych u myszy leczonych nanocząsteczkami.
- Masa ciała myszy leczonych nanocząsteczkami była wyższa niż u myszy z KOA.
Wnioski
- Nanocząsteczki srebra skutecznie łagodzą objawy choroby zwyrodnieniowej stawów u myszy.
- Metoda iniekcji jest bezpieczna i może być łatwo przeprowadzona.
- Wskazane są dalsze badania w celu zbadania potencjału terapeutycznego w innych stanach zapalnych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Podawanie nanocząsteczek srebra w mysim modelu choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego demonstruje nowatorskie podejście do modulowania szlaków zapalnych i patologii błony maziowej w przedklinicznych systemach istotnych dla przebiegu choroby. Ilościowe wyniki histologiczne i immunohistochemiczne zapewniają pewność prognostyczną w zakresie wczesnej walidacji celów terapeutycznych i ograniczania ryzyka mechanistycznego. Niniejszy protokół wspiera ciągłość translacyjną od biologii odkrywczej po ocenę przedkliniczną w portfelach badań nad zapalnymi chorobami stawów.
Zastosowania strategiczne w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia badanie mechanizmów zapalnych i hiperplazji błony maziowej w modelach choroby zwyrodnieniowej stawów.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów poprzez ilościowe określanie nacieku neutrofili oraz grubości błony maziowej.
- Zapewnia mechanistyczną redukcję ryzyka dla strategii przeciwzapalnych w degeneracyjnych chorobach stawów.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Ustanawia zwalidowany system in vivo do oceny czynników przeciwzapalnych w patologii stawów.
- Zapewnia powtarzalne odczyty ilościowe za pomocą barwień histologicznych i immunohistochemicznych.
- Umożliwia standaryzację testów do przesiewu związków w modelach chorób zapalnych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodne z punktami końcowymi istotnymi dla przebiegu choroby, takimi jak integralność macierzy chrząstki i unaczynienie błony maziowej.
- Umożliwia podejmowanie decyzji o kontynuacji badań w oparciu o analizę ryzyka i ilościowe wyniki na poziomie tkankowym.
- Zapewnia ciągłość przejścia od odkryć mechanistycznych do przedklinicznego dowodu koncepcji w badaniach nad chorobą zwyrodnieniową stawów.
Integracja potoku i przepływu pracy
Niniejszy protokół integruje etapy od wczesnego odkrywania do walidacji przedklinicznej, wspierając identyfikację związków wiodących oraz ograniczanie ryzyka mechanistycznego w projektach badawczych nad zapalnymi chorobami stawów.
- Biologia odkrywcza: Ilościowe określenie infiltracji komórek zapalnych i zmian w błonie maziowej w celu wyjaśnienia hipotez terapeutycznych.
- Przesiew: Zapewnienie standaryzowanych, powtarzalnych odczytów in vivo do oceny związków przeciwzapalnych.
- Analityka: Umożliwienie statystycznego porównania grubości błony maziowej, integralności chrząstki oraz obecności komórek odpornościowych w różnych grupach.
- Badania translacyjne: Powiązanie wyników mechanistycznych z przedklinicznymi punktami końcowymi istotnymi dla progresji choroby zwyrodnieniowej stawów.
- Zastosowania przedsiębiorstw: Udostępnienie wielokrotnego wykorzystania platformy in vivo do testowania różnorodnych metod przeciwzapalnych w modelach chorób stawów.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną w walidacji celów przeciwzapalnych i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje procedury in vivo oraz ilościową analizę tkanek w celu zapewnienia powtarzalności.
- Wartość strategiczna: Wspiera podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) i redukuje ryzyko biologiczne na późnych etapach w portfelach projektów dotyczących choroby zwyrodnieniowej stawów.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację strategii przeciwzapalnych w chorobach zwyrodnieniowych stawów z uwzględnieniem analizy ryzyka.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza z zakresu chirurgii małych zwierząt oraz technik miejscowych iniekcji w stawy.
- Niezbędny jest dostęp do infrastruktury służącej do analiz histologicznych i immunohistochemicznych.
- Wymagana jest standaryzacja protokołów iniekcji i przetwarzania tkanek pomiędzy zespołami.
- Można zastosować adaptacje dla innych modeli zapalnych lub degeneracyjnych zmian stawowych.
- Kluczowe jest ostrożne postępowanie, aby uniknąć wycieku leku lub błędów podczas iniekcji w małych stawach.
Najczęściej zadawane pytania (FAQ) dotyczące biofarmacji
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
