Модель лимфедемы мышиного хвоста
10 февраля 2021 г.
Лимфедема – это отек конечностей, вызванный лимфатической дисфункцией. Мы описываем модель хронического мышиного хвоста лимфедемы и новое использование технологии нанотрансфекции тканей (TNT) для доставки генетического груза в хвост.
Лимфедема является хроническим заболеванием без лечения. Он поражает треть пациентов, перенесших операцию на подмышечная лимфатическую узлы и облучение при лечении рака молочной железы. Наличие действительной животной модели облегчает понимание механизма и разработку новых стратегий лечения.
Модель лимфедемы мышиного хвоста надежна и воспроизводима с быстрым началом. Он демонстрирует гистологические изменения, согласуемые с лимфедемой человека. Продемонстрировать процедуру будет доктор Ганеш Мохан, докторант из моей лаборатории.
Для начала расположите восьминедельную седированную мышь стернально и подготовьте хвост 70% изопропиловым спиртом. Используйте суппорт для измерения диаметра хвоста с шагом в пять миллиметров, начиная с 20 миллиметров от основания хвоста. Отметьте трехмиллиметровое окружное иссечение на хвосте в 20 миллиметрах от основания.
Под хирургическим микроскопическим увеличением выполните тщательное трехмиллиметровое иссечение кожи полной толщины, оставив все подлежащие сосуды нетронутыми. Сначала проденьте верхний окружной знак через дерму, а затем окружной разрез полной толщины три миллиметра дистально от первого разреза. Сделайте вертикальный разрез полной толщины перпендикуляра, чтобы соединить два разреза, затем используйте зубчатый тонкий звукосниматель, чтобы захватить передний край и рассечь глубоко внутри аваскулярной плоскости к дерме и поверхностную к адвентиции вены с помощью микроножек.
Вводят 0,1 миллилитра 1% изосульфана синего подкожно проксимально проксимально к кончику хвоста. Определите два лимфатических канала, кажущиеся синими из-за инъекции, прилегающей к боковым хвостовым венам. Тщательно пересекать лимфатическую вену, рассекая плоскость между боковой веной и лимфатической прямыми микрохирургическими ножницами.
Пройдите кончиком одного лезвия ножницы между лимфатическим сосудом и боковой веной и закройте лопасти, чтобы трансектировать лимфатический сосуд. Когда закончите, перевязывать рану хвоста стерильным адгезивом четкой адресатурой. Введите индоцианин зеленого 0,1 миллилитра подкожно в дистальный хвост мыши возле кончика.
Приглушите свет в комнате, затем поместите инфракрасную лазерную ангиографию в буферную настройку и выполните живую визуализацию. После введения изосульфана синего в кончик хвоста лимфатические носы проявляли синий цвет. Лимфатическая терапия была нарушена, в то время как соседние боковые вены были сохранены.
Прогрессирующая отек и устойчивая стойкая лимфедема в хвосте мыши после индукции лимфедемы показана здесь. Объем мышиного хвоста, рассчитанный по усеченной конусной формуле, достиг пика на четвертой неделе и остановился до шестой недели, за которым последовало постепенное улучшение, которое поддерживалось до 15-й недели. Лазерная спекл-контрастная визуализация с высоким разрешением была сделана для подтверждения перфузии хвоста мыши в модели хвоста лимфедемы, показывающей поврежденные боковые вены и интактные боковые вены для оценки проходимости сосудистой системы хвоста.
Лазерная лимфангиография ближнего инфракрасного диапазона продемонстрировала предоперационную интактную лимфу и отсутствие транзита ICG за пределы хирургического участка после операции, тем самым подтверждая, что отек был вызван лимфатической дисфункцией. Эффективность доставки генетического груза с использованием технологии нанотрансфекции тканей была продемонстрирована путем доставки флуоресцеина амидита, меченой ДНК, в мышиный хвост. Использование адаптации для модели лимфедемы хвоста мыши и лазерной ангиографии ICG в ближнем инфракрасном диапазоне является клинически переводимой и захватывающей моделью животных с последствиями лечения.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлена хроническая мышиная модель лимфедемы хвоста — состояния, характеризующегося отеком конечности вследствие нарушения функции лимфатической системы. В работе освещается инновационное применение технологии нанотрансфекции тканей (TNT) для доставки генетического материала в пораженный хвост.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Биология
- Регенеративная медицина
Введение
- Лимфедема представляет собой хроническое состояние, не поддающееся полному излечению, которое затрагивает многих пациентов после операций по поводу рака молочной железы.
- Надежная модель на животных имеет важное значение для понимания механизмов заболевания и разработки стратегий лечения.
- Модель на хвосте мыши демонстрирует гистологические изменения, сходные с лимфедемой у людей.
- Данная работа направлена на демонстрацию процедуры и ее значения для терапии.
Цель исследования
- Создать воспроизводимую мышиную модель лимфедемы.
- Использовать TNT для эффективной доставки генетического груза.
- Оценить потенциал данной модели для будущих терапевтических применений.
Используемые методы
- Подготовка хвоста мыши и методы хирургического иссечения.
- Инъекция изосульфанового синего для визуализации лимфатических каналов.
- Использование ближней инфракрасной лазерной ангиографии для прижизненной визуализации лимфатических сосудов.
- Оценка изменений объема хвоста и проходимости сосудов с течением времени.
Основные результаты
- В данной модели наблюдался прогрессирующий отек и устойчивый лимфедема.
- Визуализация с высоким разрешением подтвердила целостность прилегающих вен.
- Метод TNT обеспечил успешную доставку генетического материала в хвост.
- Данная модель обладает потенциалом для клинического внедрения в терапию лимфедемы.
Выводы
- Модель хвоста мыши является подходящим инструментом для изучения лимфедемы.
- TNT предлагает новый подход к генетическим вмешательствам.
- Данное исследование прокладывает путь к будущим терапевтическим стратегиям лечения лимфедемы.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Создание надежных доклинических моделей лимфатической дисфункции имеет решающее значение для снижения рисков при валидации терапевтических мишеней при лимфедеме — заболевании с серьезной неудовлетворенной медицинской потребностью. Данная модель хронического лимфедемы хвоста мыши позволяет проводить длительную оценку фенотипа в течение 15 недель, что обеспечивает возможность лонгитюдного анализа эффективности вмешательств. Интеграция функциональной визуализации и технологии нанотрансфекции тканей повышает трансляционную значимость, облегчая проведение механистических исследований и таргетную доставку генетического материала в сосудисто сохранную систему.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишеней
- Научная ценность: позволяет проверять терапевтические гипотезы, специфичные для лимфатической системы, посредством стойкого индуцирования лимфедемы без нарушения сосудистого русла.
- Практическая ценность: предоставляет воспроизводимую платформу для валидации мишеней, участвующих в лимфангиогенезе, гомеостазе жидкости и путях фиброза.
- Прогностическая ценность: способствует снижению механистических рисков путем моделирования гистологического прогрессирования, схожего с человеческим, включая накопление жировой ткани и фиброз.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: способствует разработке количественных методов анализа лимфатической функции с использованием ближней инфракрасной лимфангиографии с индоцианином зеленым для получения данных в режиме реального времени.
- Практическая ценность: позволяет стандартизировать оценку перфузии с помощью лазерной спекл-контрастной визуализации высокого разрешения для подтверждения целостности артерий и вен.
- Ценность масштабируемости: поддерживает адаптацию для высокопроизводительного скрининга соединений или генетических модификаторов, влияющих на восстановление лимфатической системы.
Трансляционные и доклинические исследования
- Трансляционная ценность: обеспечивает перфузию хвоста и устойчивый отек в течение 15 недель, что повышает клиническую трансляционность по сравнению с острыми моделями.
- Соответствие биомаркеров: позволяет сопоставить лимфатическую дисфункцию, выявленную с помощью визуализации, с волюметрическими и гистологическими конечными точками, имеющими значение для заболеваний человека.
- Терапевтическая непрерывность: позволяет оценить доставку посредством нанотрансфекции тканей в качестве стратегии локального генетического вмешательства в васкуляризированных тканях.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данная модель вписывается в континуум от этапа поиска до доклинических исследований, предоставляя валидированную систему для изучения взаимодействия с мишенью перед оптимизацией соединений-лидеров и тестированием эффективности в контексте соответствующих заболеваний.
- Поиск новых биологических мишеней: позволяет проводить валидацию гипотез о специфических лимфатических мишенях с помощью функционального нарушения и фенотипического анализа.
- Готовность анализа: обеспечивает получение количественных данных, включая измерения объема хвоста, визуализацию лимфатического потока и подтверждение проходимости сосудов.
- Аналитические возможности: предоставляет лонгитюдные наборы данных для статистического сравнения эффектов вмешательства в различных временных точках вплоть до 15-й недели.
- Трансляционный мост: связывает результаты изучения механизмов с доклинической валидацией с помощью клинически значимых методов визуализации и устойчивого фенотипа.
- Повторное использование платформы: устанавливает стандартизированный хирургический и визуализационный рабочий процесс, адаптируемый в различных лабораториях для единообразного создания моделей.
Операционное и организационное воздействие
- Научная ценность: Снижает биологическую неопределенность при валидации лимфатических мишеней за счет использования клинически значимой и хирургически точной модели.
- Операционная ценность: Повышает воспроизводимость благодаря стандартизированным протоколам иссечения, клипирования лимфатических сосудов и подтверждения перфузии.
- Стратегическая ценность: Повышает уверенность при принятии решений о продолжении или прекращении разработки («go/no-go»), позволяя проводить долгосрочную оценку фенотипа, в отличие от моделей с кратковременным отеком.
- Влияние на портфель: Обеспечивает приоритизацию кандидатов, нацеленных на лимфатическую систему, с учетом рисков, используя модель с доказанной стабильностью в течение 15 недель.
Особенности реализации
- Требуются навыки микрохирургии и доступ к хирургическому микроскопу для точного иссечения тканей и идентификации лимфатических сосудов.
- Зависимость от инфраструктуры визуализации, включая системы лазерного контрастного анализа спеклов и ближней инфракрасной ангиографии для функциональной валидации.
- Необходима стандартизация послеоперационного ухода и протоколов мониторинга для обеспечения жизнеспособности хвоста и воспроизводимости модели.
- Требуются адаптационные корректировки при переносе модели на разные генетические линии или модели сопутствующих заболеваний.
- Ограничено необходимостью специализированного обучения методам доставки путем нанотрансфекции тканей для применения генетических грузов.
Часто задаваемые вопросы о биофармацевтике
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:53
Surgical Disruption of Mouse Tail Lymphatics
2:33
Functional Lymphatic Evaluation with Near Infrared Laser Angiography
2:54
Result: Assessment of Progressive Swelling, Lymphatic Function, and Focal Delivery of Genetic Cargo in the Mouse Tail Lymphedema Model
4:09
Conclusion
