$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Kas-iskelet sistemi bozuklukları milyonlarca insanı etkilemektedir ve dünya çapında önde gelen bir engellilik nedenidir1. Buna rağmen, kas-iskelet sistemi bozuklukları yeterince çalışılmamıştır ve diğer yaygın kronik bozukluklara (örneğin kanser ve diyabet) kıyasla daha az anlaşılmıştır. Ayrıca, kas-iskelet sistemi bozukluklarıyla ilişkili sakatlıkların prevalansının artacağı öngörülmektedir, bu da kas-iskelet sistemi hastalıklarının gelişimini ve ilerlemesini destekleyen moleküler mekanizmaları ve hücresel yolları araştıran araştırmaların önemini vurgulamaktadır. Buna bağlı olarak, kas-iskelet sistemi hastalıklarının moleküler düzeyde daha iyi anlaşılmasına olanak tanıyan ve yenilikçi terapötiklerin geliştirilmesini kolaylaştıran metodolojilere olan ihtiyaç giderek artmaktadır.
Periferik sinir yaralanması, travma vakalarının ~%3'ü ile ilişkilidir ve ortopedik travma hastalarında yaygın bir morbidite nedenidir2. Bununla birlikte, sinir fonksiyonlarını kurtaran ve travmatik periferik sinir hasarı (TPNI) ile ilişkili kas atrofisini tersine çeviren kesin bir tedavi zor olmaya devam etmektedir3. Bu nedenle, fare modellerinde yapılan çalışmalar, araştırma amaçlı TPNI tedavilerinin etkinliğini değerlendirmek için etkilidir; Bununla birlikte, alan, güvenilir fonksiyonel iyileşme ölçümlerine veya sinir rejenerasyonunun karakterizasyonuna izin veren öngörülebilir sinir transeksiyonu hayvan modellerinden yoksundur. Bu yöntem koleksiyonuna dahil edilen çalışmalarında, Lee ve ark. sabit bir yaralanma paterni sağlayan ve fonksiyonel iyileşmenin ölçülmesini kolaylaştıran bir TPNI modeli tanımlamaktadır4. Genel olarak, TPNI sonrası fonksiyonel iyileşme yaralanmanın ciddiyetine bağlıdır ve Lee ve ark.4 tarafından tanımlanan protokolün önemli bir avantajı, sinir kırma cerrahisi sırasında basınç değişimini gerçek zamanlı olarak izleyen kalibre edilmiş bir dijital cihazın kullanılmasıdır. Bu, indüklenen yaralanmanın ciddiyetindeki değişkenliği ve ardından iyileşmeyi sınırlar.
Osteoartrit (OA), yaşlı erişkinlerde alt ekstremiteleri etkileyen engelliliğin önde gelen nedenidir ve bu nedenle önemli bir toplumsal ve ekonomik yük oluşturur5. Travma sonrası OA 6,7'nin medial menisküs (DMM) modelinin yaygın olarak kullanılan destabilizasyonu da dahil olmak üzere, OA gelişiminin aşamalarını taklit eden murin modelleri mevcuttur. Dunning ve ark. DMM modelinin değiştirilmiş bir versiyonu olan ve kıkırdak yüzeyine üç çizik ekleyerek kıkırdağa daha fazla zarar vermeyi içeren OA'nın bir dengesizleştirme ve kıkırdak çizik (DCS) modelini tanıtmaktadır8. DCS modeli, hızlandırılmış bir OA modelini temsil eder ve OA'nın erken evrelerinde osteofit oluşumu, sinovyal inflamasyon, kemiğin yeniden şekillenmesi ve ağrı ölçümlerine odaklanan çalışmalar için uygundur. Model ayrıca artroskopik ameliyatlar ve diğer klinik müdahaleler sırasında doğrudan kıkırdağa verilen hasarı da özetliyor.
Farelerde mümkün olmayan birkaç mekanik çalışma, kültürlenmiş hücrelerde gerçekleştirilebilir, bu da in vivo çalışmaları tamamlayan in vitro deneylerin önemini vurgular. Birincil hücreler, endojen, in vivo koşulları kararlı hücre dizilerinden daha sadık bir şekilde özetledikleri için önemli bir araştırma aracıdır. Buna göre, canlı birincil hücrelerin farklı kas-iskelet dokularından izolasyonunu kolaylaştıran protokollerin geliştirilmesi, bu alandaki araştırmaların ilerletilmesi için esastır. Jagadeeshaprasad ve ark. üç tip birincil hücreyi aynı anda izole etmek için insan yenidoğan sünnet derisinin enzimatik ve mekanik sindirimi için bir metodolojiyi detaylandırır: keratinositler, fibroblastlar ve Schwann hücreleri (SC'ler)9. SC'lerin deriden izolasyonu, bu protokolün keratinositleri ve fibroblastları izole etmek için iyi kurulmuş protokollere getirdiği büyük bir ilerlemeyi temsil eder. Protokol, keratinositlerin ve fibroblastların homeostazını ve fonksiyonlarını modüle etmede SC'lerin potansiyel rollerini araştıran çalışmalar için gerekli olan üç hücre tipinin birlikte kültürünü kolaylaştırır.
Aşırı ekspresyon ve yıkım, gen fonksiyonlarını incelemek için yaygın olarak kullanılan yaklaşımlardır. Bu deneyler hücre kültürlerinde in vitro olarak kolayca ve rutin olarak gerçekleştirilse de, plazmit DNA'nın veya küçük enterferans yapan RNA'nın hedef hücrelere/dokuya verimli bir şekilde iletilmesindeki zorluklar nedeniyle gen ekspresyonunu in vivo olarak manipüle etmek daha zordur. Hain ve Waning, miyofiberlerde kodlanmış proteini aşırı eksprese etmek için DNA plazmitini fare iskelet kasına elektropolasyon yapmak için kolay bir protokol tanımlar10. DNA plazmitlerinin iskelet kaslarına enjekte edilmesi veya elektroporasyonu için mevcut protokollerin önemli bir dezavantajı, bu prosedürlerin kas kontraktilitesi üzerindeki olumsuz etkisidir. Hain ve Waning10 tarafından tanıtılan protokol, değişen protein ekspresyonunun fonksiyonel bir sonucu olarak kas kontraktilitesinin değerlendirilmesine izin veren iskelet kası kontraktilitesini tehlikeye atmadığı için bu sınırlamayı ele almaktadır.
Mikro bilgisayarlı tomografi (μBT), kemiğin üç boyutlu (3D) yapısını değerlendirmek için yaygın olarak kullanılan bir görüntüleme yöntemidir11. μCT, klinikte insan kemik görüntüleme için altın standarttır ve klinik öncesi çalışmalarda kemik yapısının ve kemik rejenerasyonunun değerlendirilmesinde çok yaygın olarak kullanılmaktadır12. μCT, doğası gereği X-ışını ile mükemmel kontrasta sahip olan mineralize kemikten elde edilen çok sayıda X-ışını görüntüsünü içerir. Kırık iyileşme sürecinde kemik oluşumunu değerlendirmek için kullanıldığında, μCT iyileşme nasırının 3 boyutlu yapısı ve yoğunluğu hakkında ayrıntılı bilgi sağlar. μCT kullanılarak sağlam kemiğin miktar tayini iyi belirlenmiş olmasına rağmen, kırık kallusun değerlendirilmesi için bir μCT protokolü üzerinde fikir birliği yoktur. Wee ve ark. kemik kırığı iyileşmesinin farklı aşamalarında kırık nasırının doğru değerlendirilmesi için standartlaştırılmış, adım adım bir protokol sağlar13. Protokol, görüntü görselleştirme, yeniden hizalama ve kallus segmentasyonu sağlayan son teknoloji ürünü bir analiz platformu kullanır. Bu katkı, alan genelinde kırık kallus analizi için daha standart ve tutarlı bir yaklaşım oluşturulmasına yardımcı olacaktır.
Özetle, bu yöntem koleksiyonu çok çeşitli kas-iskelet dokularında kullanılan deneysel protokolleri sunar: kemik, kıkırdak, periferik sinir, iskelet kası ve deri. Bu koleksiyonun yeni gelenler ve hızla büyüyen kas-iskelet sistemi araştırmaları alanındaki uzmanlar için yararlı olacağını umuyoruz. Alanın geleceği, yeni araştırma metodolojileri geliştirmeyi amaçlayan sürekli çabalarla büyük ölçüde geliştirilecektir. Kas-iskelet sistemi rahatsızlıkları için yeni fare modelleri oluşturma ve terapötiklerin kas-iskelet sistemi dokularına lokal ve hedefe yönelik olarak verilmesi için yenilikçi yaklaşımlar geliştirme çabaları özellikle değerlidir.