レーザ誘起脈絡膜血管新生のためのマウスモデル
Summary
Here, we present the mouse laser-induced choroidal neovascularization (CNV) protocol, an experimental model that re-creates the vascular hallmarks of neovascular age-related macular degeneration (AMD). Once mastered, it can reliably and effectively induce CNV as a model system to test various experimental measures.
Abstract
The mouse laser-induced choroidal neovascularization (CNV) model has been a crucial mainstay model for neovascular age-related macular degeneration (AMD) research. By administering targeted laser injury to the RPE and Bruch’s membrane, the procedure induces angiogenesis, modeling the hallmark pathology observed in neovascular AMD.
First developed in non-human primates, the laser-induced CNV model has come to be implemented into many other species, the most recent of which being the mouse. Mouse experiments are advantageously more cost-effective, experiments can be executed on a much faster timeline, and they allow the use of various transgenic models. The miniature size of the mouse eye, however, poses a particular challenge when performing the procedure. Manipulation of the eye to visualize the retina requires practice of fine dexterity skills as well as simultaneous hand-eye-foot coordination to operate the laser. However, once mastered, the model can be applied to study many aspects of neovascular AMD such as molecular mechanisms, the effect of genetic manipulations, and drug treatment effects.
The laser-induced CNV model, though useful, is not a perfect model of the disease. The wild-type mouse eye is otherwise healthy, and the chorio-retinal environment does not mimic the pathologic changes in human AMD. Furthermore, injury-induced angiogenesis does not reflect the same pathways as angiogenesis occurring in an age-related and chronic disease state as in AMD.
Despite its shortcomings, the laser-induced CNV model is one of the best methods currently available to study the debilitating pathology of neovascular AMD. Its implementation has led to a deeper understanding of the pathogenesis of AMD, as well as contributing to the development of many of the AMD therapies currently available.
Introduction
加齢黄斑変性症（AMD）は50 1-3歳以上の個人における失明の主要な原因の1つです。萎縮（「ドライ」）AMDおよび血管新生（「ウェット」）AMD：AMDは二つの形態に分類することができます。前者は、後者は、漏れ、出血および線維症を引き起こす外網膜層への脈絡膜の異常な血管の侵入によって特徴付けられる一方で、網膜色素上皮（RPE）、脈絡毛細管板、及び光受容体の地図状萎縮によって特徴付けられ、最終的にされています失明1,2につながります。二つの形式のうち、血管新生AMDは失明1の大半を占めています。その萎縮相手には現在医療3を証明したのに対し、幸いなことに、この形式は、非常に多くの効果的な薬理学的管理の選択肢を持っていません。血管新生型が容易に動物モデルにおいて再降伏されているため、また、それは基本Aのより広くアクセス可能となっています新しい治療法4を開発するために 、基礎となる病理学的メカニズムを探求するのMD研究。
実験的脈絡膜新生血管（CNV）の最初の動物モデルは、ライアンらによって開発されました。ヒト以外の霊長類5インチこのモデルは、血管新生AMDに見られるものと同様の血管新生が生じる局所炎症反応を引き起こしたレーザー光凝固を介してブルッフ膜の破裂を誘発しました。血管形成後のレーザー誘導の組織病 理学的進行は、モデルの妥当性を確認した6血管新生AMDを、模倣することが判明しました。非ヒト霊長類は、ヒトに最も類似の解剖学的構造を提供していますが、残念ながら、簡単に遺伝子操作することができない、維持するために高価であり、疾患の進行7の遅い時間経過しています。対照的に、げっ歯類モデルは、はるかに費用対効果を維持するためであり、遺伝的に比較的容易に操作することができ、はるかに高速COUを持ちます疾患進行のRSE（実験はヶ月対週間の時間スケールで実施することができます）。それはアルビノ動物において視覚化することは非常に困難であるように、これらの実験は、着色されたげっ歯類において実施されるべきです。
後半に最初90の10でカンポキアーログループによって開発されたマウスのレーザー誘発CNVモデルは、最近の研究11-16の大部分において支配的な動物モデルに成長しました。 CNVのさらに複雑で不明瞭な病因に、レーザーモデルは、将来のヒトへの使用のための新しい治療法を評価するには、血管新生を駆動する分子メカニズムを研究に至るまで、滲出型AMDの研究のすべての側面に適用されています。例えば、サクライら 。そして、エスピノサ・Heidmann ら 。トランスジェニックマウスおよび薬理学的枯渇治療15,16を使用して CNVの発症に対するマクロファージの影響を調査するために、レーザーモデルを使用した。ジアーニら 。 Hoerster らと。画像を用いた光コヒーレンストモグラフィー（OCT）レーザー誘発CNVの進行を特徴づけるとOCTイメージング12,17に見られる所見に組織病 理学的所見を比較するための努力にCNV。最後に、抗血管新生剤の硝子体内注射を含む研究は、ヒトでの試験のための前提条件として使用され、血管新生AMD今日10,18,19の管理に使用される抗VEGF薬の第一世代の開発に不可欠であったされています。
実験的CNVのための代替モデルは、CNVを誘導するための外科的方法を利用します。この手順では、血管新生8,20の原因となることを目標に、血管新生AMDに見られる増加したVEGF発現を模倣するために血管新生促進物質（VEGF、RPE細胞および/ またはポリスチレンビーズの網膜下注射を過剰発現例えば組換えウイルスベクター）を注入することを含みます。しかしながら、この方法は、血管新生のより低い発生率を大幅にもたらします。これらの研究は、CNVであることを示しましたC57 / BL6マウスは、マウス8,14の同系統のレーザ光 凝固法で見られる〜70％の成功率対注射の31％で発生します。これらの理由から、および非ヒト霊長類対げっ歯類を使用することの利点を与え、レーザー誘発CNVのマウスモデルは、ほとんどの血管新生AMDの研究実験8 CNVのための標準的な動物モデルとなっています。
マウスの目はで動作するように非常に小さい、繊細な組織です。網膜を視覚化する目の操縦は困難であり、習得が達成されるまで、多くの練習が必要です。このタスクは、それが優勢および非利き手で学習しなければならないという事実によって複雑になります。網膜を可視化するために必要な細かい動きが学習された後さらに、両手レーザーを作動フットペダルとの間の連携が重要です。本稿では、レーザー誘発CNV PROCに関わる物理的な操作のすべてを学習する課題を蒸留しようとしましたオペレータは、このモデルで迅速な成功を達成するのを助けることになるガイドにedure。
Protocol
Representative Results
Discussion
成功したレーザー誘導後にレーザ送出し、得られたCNV病変の発達に影響を与えることができ、複数の要因があります。これらの要因には、のために制御し、最も信頼性の高い結果を得るために標準化されるべきです。これらの要因の中で最も適切なマウスの選択（遺伝子型、年齢、性別）、麻酔薬の選択、及びレーザーの設定です。
使用される特定のマウスモデルは、CN…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge Jonathan Chou, MD for his assistance on preparation and editing of the final manuscript and Wenzhong Liu for the OCT data. We would also like to acknowledge support from the Macula Society Research Grant (AAF), support from an unrestricted grant to Northwestern University from Research to Prevent Blindness, Inc., New York, NY, USA, and support from NIH-EY019951.
Materials
| 532 nm (green) argon ophthalmic laser | IRIDEX | GLx | any ophthalmic 532 nm (green) argon laser can be used |
| slit lamp | Carl Zeiss | 30SL-M | any slit lamp can be used as long as it is compatible with the laser |
| tribromoethanol | Sigma | T48402-25G | used to make anesthetic |
| tert-amyl alcohol | Sigma | 152463-1L | used to make anesthetic |
| amber glass vials + septa | Wheaton | WH-223696 | tribromoethanol storage |
| tissue wipes | VWR | 82003-820 | miscellaneous |
| 1% tropicamide | Falcon Pharmaceuticals | RXD2974251 | pupillary dilation |
| 0.5% tetracaine hydrochloride | Alcon | 0065-0741-12 | topical anesthesia |
| artificial tears | Alcon | 58768-788-25 | hydration |
| heat therapy pump (for animal warming) | Kent Scientific | HTP-1500 | used to maintain animal body temp |
| warming pad | Kent Scientific | TPZ-0510EA | maintains animal body temperature |
| 30 gauge insulin needles | BD | 328418 | IP anesthesia injection |
| scale | American Weigh Scale | AWS-1KG-BLK | mouse weighing |
| cover slip (25 mm x 25 mm) | VWR | 48366089 | flatten cornea to visualize mouse retina |
| xylazine | obtained from institution | obtained from institution | anesthesia |
| ketamine | obtained from institution | obtained from institution | anesthesia |
| Volocity | PerkinElmer | used for volumetric re-construction | |
| ImageJ | National Institutes of Health | used for image analysis |
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