Mysi model napędzanych mechanotransdukcją, podobnych do ludzkich blizn przerostowych
29 listopada 2024
Ten protokół wyjaśni, jak ustanowić model myszy z bliznami przerostowymi, który zwiększa sygnalizację mechanotransdukcji, aby symulować blizny podobne do ludzkich. Metoda ta polega na zwiększeniu napięcia mechanicznego w poprzek gojącego się nacięcia u myszy i użyciu specjalistycznego urządzenia do stworzenia powtarzalnej, nadmiernej tkanki bliznowatej do szczegółowych analiz histologicznych i bioinformatycznych.
Blizny przerostowe to nieprawidłowy proces gojenia się ran, który powoduje nadmierne tworzenie się tkanki bliznowatej. Tworzenie modeli zwłóknienia podobnych do ludzkich może pomóc w opracowaniu terapii zapobiegających bliznowaceniu i wspomagających regenerację. W ciągu ostatniej dekady wykazaliśmy, że transdukcja mechaniczna, w której bodźce mechaniczne są przekształcane w odpowiedzi komórkowe, powoduje nadmierne tworzenie się blizn.
Zahamowaliśmy bodźce mechaniczne i odkryliśmy, że wspomaga to gojenie i regenerację w dużych modelach zwierzęcych, a także zidentyfikowaliśmy jego znaczenie w odpowiedzi ciała obcego na implanty biomedyczne. Po urazie myszy tworzą mniej blizn niż ludzie ze względu na luźniejszą i cieńszą skórę, a także leżącą pod spodem warstwę mięśni, musculus panniculus carnosus, która kurczy ranę. Opracowaliśmy model myszy, który nakłada na gojącą się ranę poziom obciążenia mechanicznego człowieka, aby stworzyć podobny do ludzkiego model blizn przerostowych.
Nasz protokół wyróżnia się prostotą, powtarzalnością i biomimikrą. Stosując napięcie mechaniczne do ran, niezawodnie indukujemy blizny przerostowe bardziej podobne do ludzkich, wykorzystując fizjologiczne szlaki transdukcji mechanicznej, zamiast polegać na modelach oparzeń lub urazów chemicznych. To niezawodnie odzwierciedla, w jaki sposób blizny przerostowe tworzą się w ciele, dzięki czemu są wysoce translacyjne.
Ogólnie rzecz biorąc, nasze laboratorium bada, w jaki sposób farmakologicznie ukierunkować sygnalizację mechaniczną, aby zmniejszyć zwłóknienie w układach narządów. W szczególności, korzystając z tego modelu, zbadamy inne terapie przeciwbliznowaciejące, takie jak rusztowanie regenerujące tkanki, opatrunki na rany i sterydy. Aby rozpocząć, umieść znieczuloną mysz na powierzchni operacyjnej.
Włóż nos myszy do otworu stożka nosowego w celu utrzymania znieczulenia. Potwierdź głębokość znieczulenia przez brak reakcji na uszczypnięcie palca u nogi. Za pomocą igły o rozmiarze 21 wstrzyknąć 0,05 miligrama na kilogram buprenorfiny podskórnie w ramię w celu leczenia bólu pooperacyjnego.
Zdezynfekuj grzbiet myszy za pomocą trzech naprzemiennych rund peelingu na bazie jodu lub chlorheksydyny i wacika nasączonego alkoholem. Teraz za pomocą skalpela wykonaj nacięcie grzbietowej linii środkowej o pełnej grubości wzdłuż zaznaczonego obszaru. Zamknij nacięcie szwami 5-0 w prosty, przerywany wzór, przecinając ranę na pół.
Pokrój gazę Telfa na kawałek o wymiarach trzy centymetry na jeden centymetr. Umieść kawałek gazy na środku opatrunku samoprzylepnego do folii i przyłóż go do grzbietu, upewniając się, że gaza zakrywa nacięcie. Następnie umieść przepołowiony opatrunek na brzuchu i owiń go obwodowo, aż zetknie się z opatrunkiem grzbietowym.
Po opatrzeniu rany umieść mysz w oddzielnej sterylnej klatce i monitoruj ją, aż w pełni wyzdrowieje po znieczuleniu. Cztery dni po wykonaniu nacięcia grzbietowej linii środkowej znieczul mysz i umieść ją na platformie roboczej. Użyj kleszczy, aby oddzielić opatrunek od brzucha myszy, przesuwając narzędzie na boki po stronie brzusznej.
Pozostaw narzędzie między okładem a skórą, aby podnieść opatrunek ze skóry. Następnie użyj nożyczek, aby odciąć opatrunek. Oczyść grzbiet wacikiem nasączonym alkoholem.
Zbadaj nacięcie pod kątem rozejścia się rany lub oznak infekcji. Następnie delikatnie pokryj ramiona blizny przerostowej lub urządzenia HTS klejem medycznym. Jedną ręką spraw, aby skóra na grzbiecie myszy była lekko napięta w kierunku poprzecznym.
Następnie, za pomocą drugiej ręki, umieść urządzenie HTS na grzbiecie, upewniając się, że nacięcie jest w równej odległości od każdego ramienia, a skóra jest równomiernie napięta między ramionami. Po wyschnięciu załóż cztery szwy wokół każdego ramienia urządzenia i przez skórę, upewniając się, że igła wychodzi w kierunku nacięcia. Teraz umieść trzy zszywki do skóry wokół ramion urządzenia, przymocowując je do skóry.
Następnie umieść kawałek gazy Telfa na środku samoprzylepnego opatrunku foliowego i przyłóż go do grzbietu myszy, upewniając się, że gaza zakrywa nacięcie. Umieść przepołowiony opatrunek na brzuchu i owiń go obwodowo, aż zetknie się z opatrunkiem grzbietowym. Następnego dnia usuń szwy z rany za pomocą nożyczek preparacyjnych.
Aby uzyskać początkowe rozciągnięcie urządzenia HTS, włóż klucz urządzenia HTS do urządzenia i obróć go, aby rozszerzyć urządzenie, aż skóra będzie napięta, ale nie grozi jej rozerwanie. Na koniec zabandażuj mysz, jak pokazano wcześniej. Myszy z grupy rozciągającej wykazywały znacznie szersze blizny w porównaniu z grupą kontrolną, ze szczytową szerokością blizny wynoszącą 0,99 milimetra w dziewiątym dniu po operacji, która pozostała znacznie szersza po operacji 15 i 19 dni.
Przegląd
Niniejszy protokół wyjaśnia sposób opracowania mysiego modelu bliznowacenia przerostowego, który symuluje procesy bliznowacenia występujące u ludzi poprzez zwiększone sygnały mechanotransdukcji. Metoda polega na zastosowaniu napięcia mechanicznego w obrębie gojącego się cięcia u myszy w celu wywołania powstania nadmiernej tkanki bliznowatej do szczegółowych analiz.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Gojenie ran
- Mechanotransdukcja
Wstęp
- Bliznowacenie przerostowe jest nieprawidłowym procesem gojenia ran.
- Transdukcja mechaniczna napędza nadmierne tworzenie się blizn.
- Myszy tworzą mniej blizn niż ludzie ze względu na różnice anatomiczne.
- Modele włóknienia przypominające ludzkie mogą pomóc w opracowaniu terapii przeciwbliznowacowych.
Cel badania
- Stworzenie mysiego modelu naśladującego ludzkie bliznowacenie przerostowe.
- Zbadanie roli naprężenia mechanicznego w procesie tworzenia się blizn.
- Ułatwienie opracowania terapii zapobiegających powstawaniu blizn.
Zastosowane metody
- Zastosowanie napięcia mechanicznego w obrębie gojących się nacięć.
- Wykorzystanie specjalistycznych urządzeń do tworzenia powtarzalnej tkanki bliznowatej.
- Analizy histologiczne tkanki bliznowatej.
- Analizy bioinformatyczne w celu zrozumienia sygnalizacji mechanotransdukcyjnej.
Główne wyniki
- Ustanowienie wiarygodnego modelu mysiego do badania bliznowacenia przerostowego.
- Wykazanie zwiększonego sygnałowania mechanotransdukcji w procesie powstawania blizny.
- Wgląd w komórkowe odpowiedzi na bodźce mechaniczne.
- Potencjalne implikacje dla interwencji terapeutycznych w leczeniu bliznowacenia.
Wnioski
- Model mysi skutecznie symuluje bliznowacenie przypominające ludzkie.
- Naprężenie mechaniczne odgrywa kluczową rolę w powstawaniu tkanki bliznowatej.
- Model ten może być wykorzystany do badania strategii terapeutycznych w leczeniu bliznowacenia.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Bliznowacenie przerostowe napędzane mechanotransdukcją stanowi krytyczne wyzwanie translacyjne w badaniach nad włóknieniem i gojeniem ran. Ten model mysi, przypominający ludzki, umożliwia predykcyjną ocenę terapeutyków antyfibrotycznych i preparatów biologicznych celujących w szlaki mechanotransdukcji. Jego powtarzalność i istotność fizjologiczna wspierają dostosowany do ryzyka rozwój kandydatów w kierunku wskazań związanych z bliznowaceniem oraz odpowiedzią na ciało obce.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia badanie szlaków mechanotransdukcji zaangażowanych w procesy włóknienia.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów modulujących powstawanie blizn pod wpływem stresu biomechanicznego.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez modelowanie odpowiedzi włóknistych podobnych do ludzkich in vivo.
Przesiewy i opracowanie testów
- Zapewnia zwalidowany system in vivo do ilościowej oceny związków przeciwbliznowacowych.
- Umożliwia powtarzalny pomiar szerokości blizny oraz punktów końcowych analizy histologicznej na potrzeby screeningu.
- Wspiera standaryzację testów w celu zapewnienia porównywalności wyników między różnymi badaniami i zespołami.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Usprawnia badanie skuteczności przedklinicznej w odniesieniu do mechanizmów włóknienia istotnych dla ludzkich schorzeń.
- Umożliwia ocenę leków biologicznych, rusztowań i opatrunków w modelu predykcyjnym.
- Wspiera ciągłość translacyjną od odkryć mechanistycznych po walidację przedkliniczną.
Integracja potoku i przepływu pracy
Model ten stanowi pomost między wczesnym etapem odkryć, walidacją celu a przedklinicznym testowaniem skuteczności terapeutyków przeciwfibrotycznych i wspomagających gojenie ran.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia testowanie hipotez dotyczących sygnalizacji mechanicznej w zwłóknieniach i gojeniu ran.
- Przesiewanie: Dostarcza powtarzalne, ilościowe wskaźniki blizn do oceny związków chemicznych.
- Analityka: Pozwala na statystyczne porównanie szerokości blizny i cech histologicznych pomiędzy grupami badawczymi.
- Badania translacyjne: Zapewnia system istotny dla przebiegu choroby do przedklinicznej oceny potencjalnych terapii.
- Zastosowania w przedsiębiorstwie: Służy jako model platformowy dla różnych stanów włóknienia związanych z mechanotransdukcją.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w walidacji celów antyfibrotycznych i minimalizacji ryzyka mechanistycznego.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje modelowanie włóknienia in vivo w celu zapewnienia powtarzalności i skalowalności.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji go/no-go dla kandydatów w portfolio celujących w bliznowacenie i włóknienie.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację terapeutyków o znaczeniu translacyjnym z uwzględnieniem korekty o ryzyko.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie chirurgii mysiej oraz protokołów pielęgnacji ran.
- Niezbędny jest dostęp do urządzeń do obciążania biomechanicznego oraz infrastruktury do analizy histologicznej.
- Wymagana jest standaryzacja międzyzespołowa w zakresie tworzenia ran, rozmieszczenia urządzeń i punktów końcowych pomiarów.
- Adaptacja do innych modeli włóknienia może wymagać optymalizacji protokołu pod kątem specyfiki tkanki lub organu.
- Ograniczenia obejmują różnice anatomiczne między skórą myszy a ludzką, które mogą wpływać na bezwzględną możliwość przeniesienia wyników.
