Optymalizacja modelu mysiego z zapaleniem przyzębia indukowanego ligaturą do badań przedklinicznych
30 kwietnia 2026
Model myszy wywołany przez więzanie przyzębia jest skutecznym i coraz popularniejszym narzędziem do badania chorób przyzębia. Przedstawiono szczegółowe wskazówki dotyczące wdrożenia uproszczonej wersji modelu skupionej na interproksymalnym niszczeniu kości pęcherzykowej, w tym projektowaniu badań laboratoryjnych, produkcji narzędzi drukowanych w 3D oraz kwantyfikacji kości za pomocą analizy μCT.
Nasze laboratorium bada choroby przyzębia, analizując, jak stan zapalny powoduje uszkodzenia dziąseł i kości u różnych grup osób. Naszym celem jest zapobieganie zapaleniu dziąseł i periodontitis, atakując nowe czynniki i nowe ścieżki choroby. Uproszczony model myszy wywołany ligaturą przyzębia wykorzystuje podwójnie splecioną pojedynczą nitkę między zębami, wykorzystując narzędzia drukowane w 3D, łożysko myszy oraz uchwyt na więza, który jest mniej skomplikowany niż tradycyjne modele.
Podejście to wykorzystuje technikę inhalacji znieczulenia, co pozwala myszom szybciej wrócić do zdrowia – trwa mniej niż 10 minut, w porównaniu do bardziej tradycyjnych modeli stosujących znieczulenie iniekcyjne, gdzie czas rekonwalescencji może wynosić około 30 minut. Aby przygotować zespół łóżka dentystycznego dla myszy, rozłóż wszystkie części łóżka dentystycznego oraz klej na platformie roboczej. Następnie zabezpiecz elementy stabilizujące głowę za pomocą kleju.
Używając ostrza z numerem trzy na rękojeści skalpela 15C, skośnie ostre krawędzie zewnętrznej części zamka uchwytu na ligaturę pod kątem 45 stopni, aby zmniejszyć dyskomfort podczas blokowania lub odblokowywania. Wyprostuj wszystkie wewnętrzne, zaokrąglone narożniki zamka uchwytu na ligaturę. Usuń błysk z górnej i dolnej krawędzi wydruku 3D i skośnij te krawędzie pod kątem 45 stopni.
Wyjmij kawałek każdego końca uchwytu na więź pod kątem 45 stopni, aby zapobiec urazowi tkanek miękkich. Upewnij się, że każdy końcówka uchwytu na ligaturę ma wcięcie w kształcie litery V. Jeśli widoczny jest ten wcięcie w kształcie litery V, delikatnie umieść ostrze skalpela 15C u podstawę nacięcia.
Teraz ostrożnie skieruj ostrze w stronę zewnętrznej powierzchni grotu i wypracuj podstawę wcięcia w kształcie litery V na zewnętrznej krawędzi. Jeśli wcięcie w kształcie litery V nie jest widoczne, umieść ostrze skalpela 15C na środku końcówki uchwytu na ligaturę i jednym celowym ruchem wykonaj płytkie cięcie, tworząc wcięcie w kształcie litery V. Podczas przewlekania ligatury w rowki upewnij się, że dwa węzły są wyśrodkowane i poziome patrząc z przodu uchwytu na ligaturę.
Za pomocą dentystycznej eksploratora popewnij, że więź odbija się z powrotem na miejsce bez ślizgania się, gdy delikatnie naciskana jest między węzłami. Do zakładania więzy unieczuloną mysz umieść na łożysku dentystycznym z plecami opartymi o łóżko, a nosem umieszczonym blisko stożka nosa. Za pomocą gumek ustabilizuj głowę myszy i otwórz jej pysk.
Aby umieścić ligaturę po prawej stronie, trzymaj uchwyt na ligaturę w prawej ręce, a explorera w lewej. Delikatnie umieść czubek eksploratora poniżej międzybliższego kontaktu pierwszego i drugiego trzonowca po stronie podniebiennej. Używając końcówki Explorer, najpierw dotknij zębów, następnie zsuń się w dół i oprzeć o dziąsło, aby nie urazić tkanek miękkich.
Po prawidłowym ustawieniu oprzeć uchwyt explorera w poziomym kątu. Upewnij się, że używasz poprawnie końcówki explorer do umieszczania więźni. Zaczep explorera do najbliższego kontaktu i ustabilizuj głowę przed siłami reakcyjnymi.
Wycofaj policzek za pomocą uchwytu na ligaturę i umieść ligaturę nad kontaktem międzymostowym między pierwszym a drugim trzonowcem. Następnie obróć uchwyt uchwytu na ligaturę o 45 stopni i delikatnym kołyszaniem i przesuwaniem przepchnij ligaturę przez kontakt. Używając cienkich drutów, zapięć nadmiar nici przymocowanej do węzła po prawej stronie.
Przeciągnij nić przez zęby w lewo i przesuwaj nożyczki w dół niwi, aż ustawisz ją około 1,5 milimetra od węzła, zanim przecinasz ją przed cięciem. Aby analizować mikro CT, otwórz oprogramowanie i kliknij Plik, a następnie Importuj obraz. W menu wyskakującym kliknij Przeglądaj.
Przejdź do folderu zawierającego pliki DICOM dla jednego skanu i wybierz pierwszy plik. Kliknij na Examine (Eksakuj), aby znaleźć i wybrać dowolne inne pliki w folderze dla tego samego zeskanowanego przykładu. Następnie kliknij OK. Gdy obrazy zaczną się ładować, kliknij Visualize i Isosurface.
Zmień próg obrazu na 5 000, a współczynnik jakości powierzchni na 55. Zaznacz pola Włącz wygładzanie obrazu i Clip Surface z aktualnym zwrotem z inwestycji i kliknij Aktualizuj. Aby dostosować właściwości poziomu, kliknij prawym przyciskiem myszy na Okno/Poziom na dole i wybierz Edytuj właściwości okna/poziomów.
Ustaw gęstość kości na 2 000 i utrzymuj ją stałą dla wszystkich pomiarów. Aby manipulować samolotami, użyj skrótów klawiaturowych IJK hide and show dla trzech różnych planów. Kliknij prawym przyciskiem myszy i przesuń kursor, aby powiększyć i oddalić.
Naciśnij Shift i kliknij lewym przyciskiem, aby przesunąć ruch. Następnie kliknij Slice, aby przesuwać i obracać płaszczyzny. Następnie kliknij środek samolotu, aby przesunąć samolot do przodu lub do tyłu.
Alternatywnie, umieść kursor w centrum wybranej płaszczyzny i używaj strzałek w górę i w dół, aby przesuwać płaszczyznę po kawałku. Kliknij na krawędź płaszczyzny, aby obrócić się wokół linii równoległej do tej krawędzi w centrum płaszczyzny. Kliknij na róg samolotu, aby obrócić się wokół niego.
Następnie ukierunkuj wycinek Z, widoczny na niebiesko u góry ekranu, tak aby powierzchnie wszystkich trzech zębów były widoczne jednocześnie lub jak najbliżej siebie. Następnie przewiń tę samą płaszczyznę Z, aż pojawią się korzenie pierwszego i drugiego trzonowca, zapewniając, że otaczająca anatomia i kanały są dobrze zdefiniowane. Wyrównaj oś x z korzeniami policzkowymi pierwszego i drugiego trzonowca przez centralną część każdego kanału korzeniowego.
Alternatywnie, wyrównaj się przez korzeń policzkowy pierwszego trzonowca i rdzeń dwubuczkowy drugiego trzonowca. Następnie użyj orientacji przekroju X jako odniesienia do wyrównania wykroju Y. Wyrównaj wycinek Y pionowo równolegle przez korzeń pierwszego trzonowego w panelu X splat.
Obróć płaszczyznę, aby ustawić pierwiastek pionowo, i obserwuj, że niebieskie linie przecinają środek pierwiastka. W panelu Y splatka, aby zmierzyć odległość od połączenia cemento-szkliwo, czyli CEJ, do grzebienia kości pęcherzykowego, czyli ABC, umieść kursor w najgłębszym punkcie rowka przy CEJ i naciśnij 1. Następnie umieść kursor w bliższym punkcie ABC i naciśnij 2.
Niebieska strzałka oznacza pierwszy punkt, a drugi punkt oznacza zieloną strzałkę. Jeśli strzałki wskazujące punkty pomiarowe nie pojawiają się od razu, najedź kursorem nad pożądanymi obszarami i naciśnij klawisze numeryczne na klawiaturze. Jeśli CEJ jest trudny do ustalenia, użyj klawiszy strzałek w górę i w dół, aby przewinąć sąsiednie fragmenty i potwierdzić jego położenie.
Gdy trudno jest określić najbliższy punkt ABC, mierz wiele punktów, aby zapewnić spójne pomiary. Pomimo sukcesu z artykułem o protokołach, nowi badacze nadal napotykają trudności w montażu i korzystaniu z narzędzi drukowanych w 3D, łożyska dentystycznego myszy czy uchwytu na więź. Aby temu zająć się tematem, stworzyliśmy film krok po kroku, który przeprowadza naukowców przez proces montażu i wykorzystanie tych narzędzi drukowanych w 3D, aby mogły być używane w warunkach laboratoryjnych.
Nasz zespół badawczy wykorzystał badania kliniczne oraz uprośony model zapalenia przyzębia wywołanego wiązaniem, aby odkryć, jak grupa białek o nazwie inflammasom może być wykorzystana do powstrzymania rozwoju stanu zapalnego i zapalenia przyzębia.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Overview
This article details a simplified ligature-induced periodontitis mouse model, designed to facilitate the study of periodontal disease mechanisms and therapeutic interventions. The protocol leverages 3D-printed tools for efficient and reproducible ligature placement, focusing on the interproximal region between two posterior teeth, which closely mimics the initial site of human periodontal disease. The model enables rapid, standardized induction of bone loss and supports quantitative analysis using micro-CT imaging.
Key Study Components
Area of Science
- Periodontal disease research
- Preclinical mouse models
- Dental and bone pathology
Background
- Ligature-induced periodontitis in mice is a widely used model for studying periodontal disease pathogenesis.
- Traditional models are technically challenging and time-consuming.
- The simplified model targets the interproximal region, reflecting common initiation sites in human disease.
- 3D-printed tools improve procedural efficiency and reproducibility.
Purpose of Study
- To provide a streamlined, reproducible protocol for inducing periodontitis in mice.
- To facilitate preclinical testing of periodontal therapeutics.
- To standardize bone loss quantification using micro-CT.
Methods Used
- Placement of a double-knotted ligature between the first and second molars using 3D-printed dental bed and ligature holder.
- Use of inhalation anesthesia for rapid recovery.
- Step-by-step assembly and preparation of 3D-printed tools.
- Micro-CT imaging and analysis for quantifying alveolar bone loss.
- Measurement of gene expression (Rank, Rankl, Opg) as indirect markers of osteoclastogenic activity.
Main Results
- The simplified model allows for ligature placement in 5–10 minutes per mouse.
- Osteoclastogenic signaling is detectable after 3 days; consistent bone destruction occurs by 9 days post-ligation.
- Micro-CT enables precise measurement of bone loss between the first and second molars.
- The protocol supports reproducible and efficient induction of periodontitis for preclinical studies.
Conclusions
- The simplified ligature-induced periodontitis model is efficient, reproducible, and cost-effective.
- 3D-printed tools enhance procedural standardization and accessibility.
- This model is well-suited for testing innovative periodontal therapies in preclinical settings.
Frequently Asked Questions
Executive Industry Relevance
The simplified ligature-induced periodontitis mouse model provides a standardized, rapid, and reproducible platform for preclinical evaluation of periodontal disease mechanisms and therapeutic candidates. By leveraging 3D-printed tools and quantitative micro-CT analysis, this model enhances predictive confidence and translational continuity from discovery to preclinical research. Its focus on clinically relevant anatomical sites and quantifiable bone loss supports risk-adjusted portfolio decisions in dental and bone pathology pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of osteo-immunological pathways relevant to periodontal disease initiation and progression.
- Supports functional validation of therapeutic targets through quantifiable bone loss and gene expression outputs.
- Facilitates mechanistic de-risking by modeling human disease-relevant interproximal bone destruction.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible, standardized in vivo system for evaluating candidate therapeutics targeting bone and inflammatory pathways.
- Enables quantitative, micro-CT-based readouts for robust assay development and cross-study comparability.
- Streamlines workflow with 3D-printed tools, reducing procedural variability and supporting high-throughput screening readiness.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with human disease initiation sites, enhancing translational relevance of preclinical findings.
- Supports biomarker-driven evaluation via gene expression analysis of Rank, Rankl, and Opg.
- Enables continuity from mechanistic discovery to preclinical therapeutic assessment in a cost-effective model.
Pipeline & Workflow Integration
This model bridges early discovery and preclinical validation by providing a scalable, standardized workflow for hypothesis testing and therapeutic evaluation in periodontal disease research.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven investigation of inflammatory and osteoclastogenic mechanisms in vivo.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative bone loss measurements for candidate prioritization.
- Analytics: Integrates micro-CT and gene expression outputs for robust comparative analysis.
- Translational Research: Models disease-relevant anatomical sites and biomarkers for preclinical-to-clinical alignment.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized, reusable platform for ongoing therapeutic and mechanistic studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in target validation.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and procedural efficiency with 3D-printed tools.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital allocation by providing robust, quantifiable endpoints.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement and prioritization of periodontal therapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal handling, dental anatomy, and micro-CT imaging.
- Needs access to 3D-printing infrastructure for tool fabrication and maintenance.
- Demands rigorous procedural standardization and calibration for cross-study comparability.
- Adaptable to various genetic backgrounds and therapeutic modalities with protocol adjustments.
- Dependent on consistent training and quality control to minimize technical variability.
