마우스의 Contusive Spinal Cord Injury Model을 위한 자동 임팩터
Summary
여기에 제시된 것은 다양한 정도의 척수 손상 타박상 모델을 정확하게 생성할 수 있는 마우스용 새로운 자동 척수 손상 타박상 장치입니다.
Abstract
자동차 사고 및 낙상과 같은 외상성 부상으로 인한 척수 손상(SCI)은 영구적인 척수 기능 장애와 관련이 있습니다. 척수에 충격을 가하여 척수 손상의 타박상 모델을 만드는 것은 임상에서 대부분의 척수 손상과 유사한 병리를 초래합니다. 정확하고 재현 가능하며 편리한 척수 손상 동물 모델은 척수 손상을 연구하는 데 필수적입니다. 우리는 정확성, 재현성 및 편의성을 갖춘 척수 손상 타박상 모델을 생성할 수 있는 생쥐용 새로운 자동 척수 손상 장치인 Guangzhou Jinan University 스마트 척수 손상 시스템을 제시합니다. 이 시스템은 자동화된 모바일 플랫폼 및 고급 소프트웨어와 결합된 레이저 거리 센서를 통해 다양한 정도의 척수 손상 모델을 정확하게 생성합니다. 이 시스템을 사용하여 세 가지 수준의 척수 손상 마우스 모델을 만들고, Basso 마우스 스케일(BMS) 점수를 결정하고, 정확성과 재현성을 입증하기 위해 행동 및 염색 분석을 수행했습니다. 우리는이 장치를 사용하여 부상 모델 개발의 각 단계를 보여 주며 표준화 된 절차를 형성합니다. 이 방법은 재현 가능한 척수 손상 타박상 마우스 모델을 생성하고 편리한 취급 절차를 통해 인간의 조작 요인을 줄입니다. 개발된 동물 모델은 척수 손상 메커니즘 및 관련 치료 접근법을 연구하는 데 신뢰할 수 있습니다.
Introduction
척수 손상은 일반적으로 손상된 부분 아래의 영구적인 척수 기능 장애를 초래합니다. 주로 척추에 부딪히는 물체와 척추의 과신전으로 인해 발생하는데, 교통사고나 낙상 등이 그것이다1. 척수 손상에 대한 효과적인 치료 옵션이 제한되어 있기 때문에 동물 모델을 사용하여 척수 손상의 발병 기전을 설명하는 것은 적절한 치료 접근법을 개발하는 데 도움이 될 것입니다. 척수에 가해지는 충격으로 인한 척수 손상의 타박상 모델은 대부분의 임상적 척수 손상 사례와 유사한 병리를 가진 동물 모델을 개발한다 2,3. 따라서 척수 손상 타박상에 대한 정확하고 재현 가능하며 편리한 동물 모델을 제작하는 것이 중요합니다.
1911년 Allen이 척수 손상의 첫 번째 동물 모델을 발명한 이래, 척수 손상 동물 모델을 확립하기 위한 기구의 개발에 큰 진전이 있었습니다 4,5. 손상 기전에 따라 척수 손상 모델은 타박상, 압박, 산만, 탈구, 절개 또는 화학적6으로 분류된다. 그 중에서도 외력을 사용하여 척수를 변위시키고 손상시키는 타박상 모델은 대부분의 척수 손상 환자의 임상 원인에 가장 가깝습니다. 따라서 타박상 모델은 척수 손상 연구에서 많은 연구자들에 의해 사용되어 왔다 3,7. 척수 손상 타박상 모델을 개발하기 위해 다양한 도구가 사용됩니다. 뉴욕대학교(New York University, NYU)의 다기관 동물 척수 손상 연구(MASCIS) 충격기는 체중 감량 장치(weight-drop device)에 의해 척수 손상 타박상을 일으킨다8. 몇 가지 업데이트된 버전을 거친 후, MASCIS 임팩터는 척수 손상 타박상 동물 모델9을 개발하는 데 널리 사용된다. 그러나 MASCIS의 임팩트로드가 떨어져 척수에 부딪히면 다발성 손상이 발생할 수 있으며, 이는 척수 손상 모델의 손상 정도에 영향을 미칩니다. 또한 기기의 정확성과 제조 모델의 반복성을 보장하기 위해 기계적 정밀도를 달성하는 것도 어렵습니다. 무한 지평선 임팩터는 무거운 낙하가 아닌 척수에 가해지는 힘을 제어하여 타박상을 유발한다10. 센서에 연결된 컴퓨터를 사용하여 충격기와 척수 사이의 충격력을 직접 측정합니다. 임계값에 도달하면 임팩터가 즉시 수축되어 중량 리바운드를 방지하고 정확도를 향상시킵니다10,11. 그러나 이러한 미세한 운동 방식을 사용하여 손상을 입히면 일관성 없는 손상과 기능적 결함이 발생할 수 있습니다6. 오하이오 주립 대학(OSU) 장치는 전자기 드라이버(12,13)에 의해 과도 속도로 척수의 등쪽 표면을 압축한다. 이 장치는 무한 지평선 임팩터와 유사한데, 근거리 압박을 사용하여 척수 손상을 유발하기 때문입니다. 그러나, 영점의 초기 결정은 뇌척수액(6,14)의 존재로 인해 오류를 발생시킨다는 점에서 다양한 한계가 있다. 요약하면, 척수 손상 타박상 동물 모델을 개발하는 데 사용할 수 있는 많은 도구가 있지만 모두 동물 모델의 정확도와 재현성이 불충분한 몇 가지 한계가 있습니다. 따라서 척수 손상의 마우스 타박상 모델을 보다 정확하고 편리하며 재현성 있게 만들기 위해서는 자동화되고 지능적인 척수 손상 임팩터가 필요합니다.
새로운 척수 손상 충격기인 광저우 지난 대학 스마트 척수 손상 시스템(G 스마트 SCI 시스템; 그림 1), 척수 손상 타박상 모델 제작. 이 장치는 레이저 거리 측정기를 포지셔닝 장치로 사용하며 자동화된 모바일 플랫폼과 결합되어 타격 속도, 타격 깊이 및 체류 시간을 포함하여 설정된 타격 매개변수에 따라 타격을 자동화합니다. 자동화된 작동은 인적 요인을 줄이고 동물 모델의 정확성과 재현성을 향상시킵니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
척수 손상은 감각 및 운동 장애를 일으켜 심각한 신체적, 정신적 장애를 초래할 수 있습니다. 중국에서는 성(省)에 따라 척수 손상 발생률이 100만 명당 14.6명에서 60.6명까지 다양하다18. SCI의 유병률 증가는 의료 시스템에 더 많은 압력을 가할 것입니다. 현재 척수손상, 손상에 대한 효과적인 치료법은 그 병리기전과 회복 과정이 아직 완전히 이해되지 않았기 때문에 제한적이다<su…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단, Nos. 82102314(ZSJ 소속) 및 32170977(HSL 소속) 및 광둥성 자연과학 재단 Nos. 2022A1515010438(ZSJ 소속) 및 2022A1515012306(HSL 소속)의 지원을 받았습니다. 이 연구는 중국 제남대학교 제1부속병원의 임상 프론티어 기술 프로그램(Nos. JNU1AF- CFTP- 2022-a01206)의 지원을 받았습니다. 이 연구는 광저우 과학 기술 계획 프로젝트, Nos. 202201020018(HSL로), 2023A04J1284(ZSJ로) 및 2023A03J1024(HSL로)의 지원을 받았습니다.
Materials
| 0.01M PBS (powder, pH7.2-7.4) | Solarbio Life Sciences | P1010 | |
| 2,2,2-Tribromoethanol | Macklin | 75-80-9 | |
| 4% paraformaldehyde tissue fixative | Biosharp life science | BL539A | |
| Biomicroscope | Leica | LCC50 HD | |
| CatWalk | Noldus Information Technology | CatWalk XT 9.1 | |
| Cover glass | CITOTEST Scientific | 10212432C | |
| Embedding machine | Changzhou Zhongwei Electronic Instrument | BMJ-A | |
| Ethanol absolute | DAMAO | 64-17-5 | |
| FootFaultScan | Clever Sys Inc. | – | |
| Glass slide | CITOTEST Scientific | 80302-2104 | |
| Hematoxylin and Eosin Staining Kit | Beyotime Biotechnology | C0105S | |
| micro-grinding drill | FEIYUBIO | 19-7010 | |
| Mouse spinal fixator | RWD Life Science | 68094 | |
| Paraffin microtome | Thermo | shandon finesse 325 | |
| RotaRod for Mice | Ugo Basile | 47600 | |
| Stereomicroscope | KUY NICE | SZM-7045 | |
| Tert-Amyl alcohol | Macklin | 75-85-4 | |
| Xylene | China National Pharmaceutical | #10023418 |
Referenzen
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