薬理学的および毒性試験のための経口溶解ストリップを利用:動物のための強制経口投与にシンプルで動物愛護の代替を

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Summary

以下のプロトコルは、より一般的に使用される経口栄養法の代わりに経口溶解ストリップ(ODS)を使用して、慢性経口薬物投与のための新規な方法を説明します。私たちは、ODS法を用いた前臨床、経口薬物送達は、経口栄養に、安全で便利な、そして人間的な代替手段を表すことを示しています。

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Huynh, N., Arabian, N., Lieu, D., Asatryan, L., Davies, D. L. Utilizing an Orally Dissolving Strip for Pharmacological and Toxicological Studies: A Simple and Humane Alternative to Oral Gavage for Animals. J. Vis. Exp. (109), e53770, doi:10.3791/53770 (2016).

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Abstract

ヒトにおける新規治療薬をテストする前に短期及び長期前臨床( すなわち 、動物)、反復的な薬理学的および毒物学的テストが必要です。ほとんどの場合、好ましい投与経路は、経口送達を介するものです。現時点では、経口送達は、主に、それが動物モデルで一貫して正確な投与を達成することができるので、部分的には、経口胃管栄養法の手順を使用して達成されます。この方法は十分に確立されているが、それは動物の損耗率の高さになることが合併症を持っていません。この目的のために、ここで紹介する手順は、単にそれがその後急速に取り、試験動物に提示することができる所望の薬剤を経口ストリップ(ODS)を溶解、味物質に組み込まれた強制経口投与法に代わるものを説明します被験者の最小限の操作。ここで、我々は、ODS法を用いた前臨床、経口薬物送達は、安全で便利、そして人道的なアルテを表すことを示しています強制経口投与にrnative。

Introduction

前臨床(動物試験)の臨床開発の薬剤の成功翻訳、明確に定義された一連のためには、急性および慢性の薬理学的及び毒物学的研究がある(投与の意図される臨床経路を用いて動物モデルで実行される必要があります通常、経口経路)。この目標を達成するために、ほとんどの前臨床試験は、現在指定された経口胃管栄養法の手順を利用し、動物に試験化合物の一貫した正確な送達におけるこの方法は、結果は。しかし、多くの場合、経口胃管栄養法はよく動物により許容され、蓄積の証拠は、この方法は、ストレス誘導1のかなりの量に関連していることを示唆していません。

これは、このような場合であるが、ほぼすべての神経精神障害、これらに限定されないなどの長期的な前臨床研究を、必要とする慢性の生涯条件のための治療法の開発に特にそうです。イン用ンスは、アルツハイマー病のトランスジェニックマウスモデルでは、最近胃管栄養法自体は、投薬誘発性ストレス2による実験結果を混乱させる可能性が示唆されました。それ自体は - - 大幅実験の整合性を危うくする点にアルコール摂取のレベルを減らすことができます。同様に、アルコール消費のマウスモデルでは、私たち自身の研究室からの未発表の所見は、胃管栄養チューブの繰り返し挿入があることを見出しましたパラダイム( 図1参照)。

強制経口投与手順に関連する前述の限界を考えると、かなりの努力が前臨床経口薬物送達の新規な方法を開発に向けて置かれています。現在の別のアプローチはassociあるすべてが、水7、ウエハクラッカー8飲料 、ピーナッツバターの混合物3、ゼラチン状の金型4-5、チョコレートペレット6に試験化合物を組み込むことが含まれます動物モデルで確実に使用することができないこと、試験化合物の被験者による取り込みまたは薬物が少なく容易に9を消費させる風味のための個々の好みの採用の欠如などの問題の様々な程度でated。

本明細書に導入された手順は、簡単かつ容易に経口で試験動物に試験化合物を投与するために使用することができる所望の薬剤を風味の経口溶解ストリップ(ODS)に組み込まれた方法を記載します。本稿では、マウスを使用してODS手法の有効性を実証するに焦点を当てています。しかし、同法はまた、他の齧歯類と同様に、より大きな哺乳動物被験体に有用ではないであろうことを期待する理由はありません。臨床的には、ODSの使用が困難10を嚥下克服する方法として、小児及び老人患者で採用され始めています。私たちは、ODSも安心、便利なように前臨床創薬プログラムで正常に使用できることを提案します強制経口投与であり、人道的な代替。

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Protocol

記載されている全ての手順は、南カリフォルニア大学の施設内動物管理使用委員会(IACUC)によって承認されています。

1.動物の取り扱いと馴化

  1. 導入
    1. マウスはその後の薬物投与手順中にストレスを減少させるために飼育条件と実験の技術を扱うに順応することを可能にします。この時間の間、各マウスの体重および食物摂取量を記録します。所望であれば、それらは後に(オプション)薬物毒性を評価するために、比較の非侵襲的な点として使用することができます。前者はまた、重量ベースの薬物投与を決定することができます。
      注:ちなみに、馴化期間の長さは、動物と相互作用する実験者の数に基づいて決定されるべきです。我々の経験では、C57BL / 6J系統のマウスは、私たちの典型的な一週間の馴化期間内より5〜よりも人によって取り扱いにhabituating悩みを持っていることが観察されています。実現可能な場合は、実験者は(複数可)も以前の報告は、このような臭いなどの新しい刺激を示すよう馴化期間11を妨げる可能性が、動物を取り扱う前に香りのローション、石鹸、香水の使用を控えることが奨励されます。
  2. ステップ
    1. 前研究の開始に少なくとも5日から開始し、その後の実験が起こる部屋に動物を転送します。
    2. しっかりと尾の真ん中をつかみ、静かにケージから出て、重量ボートに動物を持ち上げることにより、マウスの重量を記録します。
      1. 12の遠位面を把握するときに発生することができますdegloving怪我を避けるために適切に、尾の内側/近位側面を把握するために念頭に置いてcagekeepingから持ち上げされるとすぐにスケール上にマウスを置きます。
      2. マウスが安全に計量ボート内に配置された後に重量値を記録します。
    3. RECOMのための食品の重量を記録します実験13の間に潜在的な毒性をキャプチャするのに役立ちますベースライン食料消費水準を確立するために、2日間連続直し。

摂食ニードルの作製、ショ糖液、および個々のODS

  1. 実験の準備のためにステンレス鋼の強制飼養針を滅菌するオートクレーブを使用してください。 2針/グループとすることが必要な場合はバックアップとして使用する1追加の針を準備します。
    注:この研究は、1.5インチ、針の端で2.25ミリメートルボールと湾曲し、18 G、ステンレス鋼供給針を利用しました。
  2. (w / v)のスクロース溶液を4.25%に作成するために、スクロース0.85gのに水20mlを加えます。
    注:ショ糖の評価の他の低用量の下のパラメータに応じて、潜在的にも14を使用することができます。
  3. 直径0.5センチメートルインチ片に標準の長方形の試験片を切断して各動物の経口溶解ストリップ(ODS)を準備たち市販の単四分の一インチの穴パンチャーをる。この実演で使用長方形の試験片は、イベルメクチン6mgの(IVM)を含有するように配合し、この大きさに切断した場合、所望の各動物について10mg / kgの用量に近似し、各個々の円形片に0.21 mgの用量を(私達の割り当てられました用量/動物)。この用量は、短冊の全体的な製剤を希釈及び/又は異なる大きさにストリップを切断/濃縮することによって調整することができます。

3.薬剤 - 配達

  1. 以前のステップ1.1から1.2で説明したように重み値を記録します。
  2. 体重を記録した後、金属グリッドケージ上部にマウスを移動します。そこから、支配的な親指、人差し指、および3 番目の指を使用して、そっと尾に引き戻します。これは、不注意グリップにマウスワイヤーケージのトップ原因と離れ実験からその体を伸ばし、その背中を伸ばします。
  3. 非DOと首筋をつかん快適に安全であるグリップで動物を抑制するminant親指、人差し指、および3 番目の指。
    注:小さい手で実験者はまた、背中の首筋を引き戻すと、マウスのより安全なホールドを取得するために、同じ手の指番目の 4を使用することができます。さらに、個々の嗜好、薬指、および/ ​​または小指の指によって尾を固定するためにも使用され得るが、これは12必要ではありません。
  4. 直立位置にマウスを置きます。
  5. 注意:マウスの​​粘膜の色を観察します。紫/青外観は、実験者があまりにもきつく首筋を締めるされ、マウスが息ができないことを示しています。
    1. この問題が発生した場合は、すぐに戻ってダウン金属ケージの上にマウスを置くと、それは動物を拘束するために再試行する前に〜のために2〜3分を休ませることができます。
  6. 味物質として機能するように4.25パーセントのショ糖溶液中に強制経口投与針の電球の先端を水没ODSへの接着剤。
  7. 経口溶解ストリップを取り付けるために強制経口投与針の電球の先端とのプレカットODSを押し下げます。
  8. 鼻孔および/または口の近くに配置することにより、マウスにODSを提示し、そして動物がフィルムを消費することができます。あるいは、ODSは、飲み込むことがマウスについての舌の上に直接薄いストリップを配置することにより、口腔内に局所的に送達することができます。
  9. 感染の拡大を防止するために、薬物投与セッション中に針半ばグループを交換してください。

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Representative Results

以前15に記載されているよう 、以下の代表的な研究では、社会的な飲酒は、24時間の二瓶選択(TBC)パラダイムを用いてモデル化しました。簡潔には、マウスは、水を含有一つは溶液の2つのボトルへのアクセスを有し、他の10%(v / v)のエタノール溶液。平均10E(10%エタノール/ 90%水v / v)の摂取がグループ間で類似していたように、被験体は、その後、薬物処置群に割り当てました。

経口強制飼養の車両を使用して投与すると、 図1は 、嗜好飲料にイベルメクチン(IVM)の効果を示します。このパイロット研究では、3つのグループを持っていた:それぞれN / A、プラセボ群、および何の強制経口投与、コーン油(車両)胃管栄養を表すないIVM、およびIVM(10mg / kgの、トウモロコシ油で希釈)強制経口投与。マウスは、10日、2週間、週に5日間連続して処置しました。以下を参照することができるように、IVMは大幅10Eの私を減少させることができましたプラセボ群と比較した場合、研究全体にntake。 N / Aと比較して、プラセボ群(約5グラム/ kg)でのエタノール摂取の値は、多くの(非強制飼養N /群より48%低い)低すぎであり、従って、正確な表現ではないかもしれません社会的な飲酒行動(〜10〜15グラム/キログラム)の、または「モデル」、。強制経口投与手順に関連する未知の要因が飲みパラダイムの完全性を危うくするために管理していることを意味します。

図2は、同じ実験その後、ODS配信システム15を利用して実行を示しています。上記の研究で投与10mg / kgのと等価である無IVM 1)無経口フィルム、2)キーライム風味の口腔フィルムとIVM(0.21 mgを、と3)キーライム風味の経口フィルム:研究は3つのグループを持っていました)は、それぞれ、対照、プラセボおよびIVMと呼びます。マウスは20日、4週間にわたって週に5日間連続して処置しました。有意なdiffeはありませんでしたODSプラセボ群はIVM群と比較し、次に行われる可能性があると有効な制御を表すことを示し、N / Aとプラセボ処置マウスとの間のエタノール摂取にrence。前作13,15と一致して、IVMは大幅かつ一貫10Eの摂取量を減少させました。

技術の図的表現を図3に示されています。

図1
図1.強制経口投与した対照マウスは、24時間TBCパラダイムの代表が。オスC57BL / 6Jマウスは(2週間週5日連続)10日間処理したエタノール摂取レベルを維持することができません 。非強制飼養N /グループと比較した場合、プラセボ群の車両用強制経口処置は、有意に48%によって、エタノール摂取の値を変化させました。 IVMは大幅に比べ10Eの摂取量を減少させたが、偽薬、プラセボ群の低10E摂取値は、研究のための適切な飲酒をコントロールとしてグループの有用性を損なうことの影響を与える可能性が研究に二交絡を追加しました。挿入図のグラフは、10日間の処置にわたって平均10E摂取量を示します。値は、n = 6〜8匹のマウス/群について平均±SEMを表します。 +++ P <プラセボ対0.001、および*** N / A対P <0.001、トルコポストホックテスト。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図2
図2のODS治療IVM。メスC57BL / 6Jマウスは、20日(4週間週5日連続)処理しました。プラセボODS処理はvalidiを維持し、非処置N /グループに対して10E摂取量に有意な影響を及ぼしませんでした十分な社会的な飲酒コントロールとしてプラセボODSのTY。 IVMは、プラセボ対照と比較10E摂取量を減少させました。挿入図のグラフは、20日間の治療における平均10E摂取量を示しています。値は、n = 6〜8匹のマウス/群について平均±SEMを表します。プラセボ、トルコポストホックテスト対*** P <0.001 ..この図は、ヤードリーから変更されている。15 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図3
図3. ODS配信の絵図。手続きの写真描写。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

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Discussion

強制経口投与は、潜在的に危険にさらさデータ収集と動物のスレ1の高い速度をもたらす数々の合併症に関連付けられています。ここでは経口薬物送達の簡単な方法は、(他の動物と潜在的に)どのマウスを介して導入され、容易かつ確実に経口溶解ストリップ(ODS)を介して選択される薬物を消費することができます。注目すべきことに、この方法の使用は、強制経口投与のために、安全で便利で、かつ人道的な代替手段を表します。

作る強制経口投与に対する他の現在の代替、やや有望なものの、このようなマウスで使用することができないなどの薬剤投与の研究に関連したニーズの全範囲をカバーするからそれらを排除するものでは様々な制限に関連した、またはフレーバーのための個々の好みされています薬はあまり容易に9を消費していました。これとは対照的に、ODSは味のための個人の好みは時間と味とともに変化することができますように重要である味の広い多様で処方することができます好みは様々な株および種間で異なる場合があります。

適切な動物の取り扱いは、この技術の必須成分です。馴化期間の重要性を強調し、与えられたマウスは、それが取り扱いに特に若いまたは不慣れであれば抑制しにくくすることができることに留意すべきです。動物は取り扱いに精通し、実験者(複数可)の少ない恐ろしいとなるようにマウスを把握任意の難しさは、時間の経過とともに沈静化する必要があります。代表的な結果に例示C57マウス系統は、(大体1-3処理セッション内で)比較的迅速に取り扱い手順に慣らすことが観察されています。この期間は、様々な種や株全体に延期することがありますが、順化時間枠が大幅にエスカレートだろうと想定する理由はありません。げっ歯類での作業初心者の技術者が懸濁し、数秒以上空気中にぶら下がったときに、マウスがdeglovingの発展に影響を受けやすいことを認識して必要がありますテール12の損傷。マウスの体重を持つだけでなく、けがをする可能性が高い尾の先端に近い把握と手の位置、この発生の増加のチャンス。このプロトコルの範囲に特定は、マウスが金属グリッドケージ上に配置、または代替の装置では、スケールにケージから転送されたとき、並びに薬物送達のために準備していることが不可欠です。薬物送達プロセスの間の拘束は、プロトコル内の別の重要なステップです。 ODS消費量は、被験者がフィルムを消費するために前かがみになる場合には、マウスの鼻孔および/または口、近くに薄膜を配置することによって発生する可能性があります。あるいは、ODSは、手動でマウスを飲み込むするための舌の上に直接フィルムを配置することによって口腔に局所的に送達することができます。

ストレスに敏感なパラメータの評価を伴う研究は、標準的な人間の使用によって混乱することができますUAL拘束このプロトコルに示された技術と方法論の簡単な調整を容易に拘束が禁止されている研究に適応させることができます。この修​​正されたアプローチでは、ODSは、動物が消費するためのケージに直接配置することができました。我々自身の研究室でのパイロット試験から収集観察は、これは最高のどのODS消費の容易性を高めるために、単に薬物送達手順の期間中、任意の寝具/ネスティング材料なしケージに動物を配置することによって実行されることを示しています視覚的に実験者(複数可)によってモニターすることができます。また、彼らが新たな食品4の初期生来の回避を克服することができるように、動物がODSに導入され、その間に研修期間を開始するために適切であるかもしれません。もちろん、さらなる研究がODS配信のための拘束のないプロトコルを最適化するために必要とされるであろう、しかしそのような手順を容易に行うことができなかったことを信じる理由はありません。

特に、データの再現性の観点から、ODSは、舌または動物の頬に付着するように処方することができ、適切な投薬が得られる保証、迅速に薬剤を放出するために迅速な経口崩壊のために設計されました。そして、ODS投与により、胃管栄養や動物のための他の不快な侵襲的な経験の必要性が排除されます。だけでなく、このより人間的であるが、それはまた、実験における変数としてストレスの影響を最小限に抑えることができます。これは、目に留意すべきですODS方法でさらにODSは、追加の治療のために拡張されるようなさらなる試験化合物の薬物動態を改善することができる多くの新しい製造プロセスのように、最適化することができます。指摘されるべきである1つの制限は、ODSの開発は、開発の初期段階にあるという事実について。味物質/ ODSプラットフォームの上に異なる物理化学的特性、薬物の読み込みに関する問題がこの技術の汎用性と一般化への課題です。これは現在進行中の研究領域です。

提案された技術は、短期および長期前臨床動物研究で使用するために動物に薬剤を送達するために採用することができる、単純で新規な技術( 例えば 、イヌ)です。 ODSを介して薬物送達は、錠剤、カプセル剤、液剤、散剤、およびゲルと、経口胃管栄養法のような既存の従来のアプローチと比較して、新たな迅速、簡便かつ人道的なアプローチを示します。

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Disclosures

DDは 、この方法での共同発明者として特許を申請し、慢性動物実験( ファストを使用した実験動物における薬物活性物質の経口送達のためのこの技術はよく知られており、容易に利用できるようにする科学委員会でこの方法を共有することに興味ありました経口フィルムを溶解させる (Davies氏は、共同発明者、特許出願は、2014年6月23日出願しました)。

他の競合する金融持分は指摘されていません。

Acknowledgements

著者は、技術的な仕事のためのジェイミー・トゥイを承認したいと思います。この作業は、部分的には、研究によって、サポートされていたSC CTSI NIH / NCRR / NCATSを付与 - UL1TR000130(DLD)、AA022448(DLD)、および薬局のUSCの学校。また、IVMを含む速溶性経口フィルムは、親切にキュア製薬(オックスナード、CA)によって提供されました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Orally Dissolving Strip  Cure Pharmaceutical Available upon special request. Alternatively, ODS may also be prepared in-house.
Gavage Feeding Needle VWR 7912 Our rodent studies utilized a 18 gauge feeding needle. This size may need to be adjusted for use in other mammilian species.
Sucrose Sigma Aldrich S0389-500G

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References

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