To study the effects of Aβo in vivo, we developed a model based on repeated hippocampal infusions of soluble Aβo coupled with continuous infusion of Aβo antibody (6E10) in the hippocampus using osmotic pumps to counteract the neurotoxic effect of Aβo.
(事実とイベント用メモリ)海馬依存性の明示的なメモリの減少は、アルツハイマー病(AD)の最も初期の臨床症状の一つです。よくシナプス損失とその後の神経変性は、ADにおける記憶障害のための最良の予測因子であることが確立されています。最新の研究では、臨床症状が明らかになる前に、約10〜15年に人間の脳内に蓄積し始め、可溶性アミロイドβオリゴマー(Aβo)の神経毒性の役割を強調してきました。多くの報告は、可溶性AβoがADモデルおよびヒトにおける記憶障害と相関することを示しています。神経と脳スライス培養で観察されたAβo誘発性神経変性は、多くの動物モデルで再現することがより困難となっています。ここに示した繰り返しAβo注入のモデルでは、この問題を克服し、新たな疾患修飾治療薬を開発するための2つの主要なドメインに対処できるように:早期ADを診断するための生物学的マーカーを同定し、分子メカを決定しますニズムは、ADの発症にAβo誘発性記憶障害を支えます。比較的速い患者の臨床状態とあまり相関しない不溶性Aβフィブリルへの可溶性Aβo集約するので、可溶性Aβoを新たに用意されていると海馬でマークされた細胞死を生成するために6日間一日一回当たりの注射しました。我々は、特別にAβoと浸透圧ポンプを用いて、海馬におけるAβo抗体(6E10)の連続注入の同時注入のために設計カニューレを使用していました。 生体内の方法で革新的なこれは今前認知症患者におけるAβoの堆積および神経毒性を妨げる可能性がある新しいAD治療の効率を検証するための前臨床試験に使用することができます。
当初は、脳内の不溶性Aβ種の蓄積は、ADの病因の中心であったことを提案した。1,2しかしながら、アミロイド斑はまた、高齢者のいくつかの認知的に正常に検出された。3-7プラーク沈着と認知障害との間に存在する貧困層の相関関係を克服するためにAβオリゴマー化のプロセスは非常に動的であるので、ADで、最新のレポートは患者の臨床状態にはるかに良い相関性疾患の発症、で毒性の可溶性Aβoの存在を示している。8月14日 、それはその神経毒性を示唆されました代わりに、オリゴマーの1つの特定のタイプの様々なAβoによって誘導される。14-16を多くの研究がAβoはシナプスとニューロンの喪失の前にシナプス機能障害を開始できることが示されているので、17-24現在の理論は、Aβ関連の治療はに効果的であるかもしれないことを示しています早期ADのではなく、臨床試験において、これまでテストしたとして、後の段階で。
ADの病因の一つ顕著な特徴は、疾患の後期段階で観察された大規模かつ広範な細胞死、および記憶障害は、臨床レベルで検出可能になる局在化した脳領域で観察された重要なシナプスとニューロンの損失です。歯状回(DG)に嗅内皮質(EC)から突出し有孔質路は、ADの早期発症で顕著に乱される。25,26 ADの前駆状態では、軽度認知障害(MCI)は、見かけ上の有意な細胞死になったときDGにおけるシナプスの損失だけでなく、ECにおいて検出される。25,26
証拠の大きな体が早期ADにおいて可溶性Aβoの毒性作用を正確に指摘したが、神経細胞培養又は器官脳スライス培養で観察された8月14日 Aβo誘発性神経変性は、動物モデルで再現することがより困難となっている。27トランスジェニックADの大半Aを過剰発現するモデルβは、アミロイド斑、タウの過剰リン酸化、シナプス欠損及び記憶障害を有する。27しかし 、これらのモデルは、AD患者の海馬で観察されたモデル化された細胞死にそれほど成功しています。これらの技術的な問題を克服するために、我々は、可溶性Aβoの脳内の注入に基づくモデルを開発しました。私たちは、可溶性Aβoの海馬内注入が緩やかニューロン損失およびタウの過剰リン酸化、ADにおけるメモリの減少に関連する2つの病理学的特徴を誘導繰り返しその先に報告した。28ここでは、特別にAβoの同時注入のために設計カニューレを使用してテストAD治療に新規な方法を示していますそして、浸透圧ポンプとAβo抗体(6E10)の連続注入。
浸透圧ポンプは、直接Aβoの注入部位での生体内で Aβo誘発性神経変性に対する任意の抗体(または他の化合物)の効率をテストするためのユニークな方法を提供します。したがって、これらはポンプのrepr固体の概念実証ADにおける潜在的な治療薬の作用機序に関するを確立するための便利なツールをESENT。最近の報告は、ADの初期段階における可溶性Aβoの重大な影響を指摘しているので、Aβoに向けて多くの治療法は、実際に大学や製薬研究所によってテストされています。この新規な動物モデルは、初期ADにおいて観察されたシナプスおよびニューロンの損失を模倣することができ、浸透圧ポンプはAβo注入部位に特異的に連続的に治療剤を注入するために使用されます。患者を軽度から中等度で、過去数年間にわたって試験AD治療の繰り返しの失敗はAβoが豊富に蓄積し、不可逆的な脳損傷を生成するために開始する前に、前認知症患者に臨床試験を開始するために研究者を促しました。この文脈では、堆積およびAβoの結果として神経毒性を防止する新規化合物を試験することは前臨床患者への関心であるかもしれません。
特別な注意が必要で、このプロトコル内の重要なステップがあります。カニューレを移植する場合、第二のカニューレの穴をブロッキングを防止するためにあまりにも液体である歯科用セメントを入れないようにします。炎症および可能炎症反応を防止するために、ポンプに取り付けられたP50カテーテルの自由端に歯科用セメントを配置することが重要です。定位手術当日は、カニューレをブロックを回避するためにガイドカニューレと同じ長さであるダミーカニューレを使用します。しかし、ポンプをインストールした後、海馬へのポンプからの溶液の適切な注入を可能にするために、カニューレの角度アームの前に停止短いダミーカニューレを使用します。密接Aβo注入を監視し、カテーテルで行わ気泡が点滴中に連続的に移動していることを確認します。常に注入カニューレが完全に輸液中にガイドカニューレに挿入されていることを確認してください。
問題は、Aβ注入中の出会いである場合、内部カニューレがブロックされていないことを確認します。それが事実である場合、内部カニューレを通して滅菌蒸留水をフラッシュします。ガイドカニューレが閉塞されている場合は、ガイドカニューレに内部カニューレを回します。それ以外の場合は内部カニューレを上下に移動します。寄り添いにおける競合は、特に最初の日に、ラットのためにストレスになることができます。動物のストレスを減少させるために、我々は操作し、定位手術前に寄り添い匹のラットを慣らすことをお勧めします。
多くの利点は、 インビボのアプローチでは、この新規かつ柔軟に帰することができます。実際、Aβoの性質を正確に注入する前に制御することができる注入、及び(脳由来Aβ溶液対合成など)Aβ調製物の異なるタイプは、 インビボでそれらの神経毒性を評価するために注入することができます。このモデルはまたによって、様々なAβ種( 例えば 、モノマー、低および高分子量オールメカニズムを調べるために使用することができigomers、プロトフィブリル)は、in vivoで神経毒性作用を誘導することができ、そしてどのように免疫療法などの治療法は、脳での有害な影響を打ち消すことがあります。点滴が目を覚まし、自由に動く動物で実行されているので、以前の研究で示されるように、シグナル伝達経路上の麻酔薬とAβo液との間には交絡の影響は、ありません。自由に動く動物で32,33煎茶も行動試験の任意と互換性があります注入の前と後の時間。
Aβoとポンプ設置の注入は、老化の間にAβoと治療の効果を決定するために、異なる年齢の動物で行うことができます。神経変性は、注入部位の近傍で発生するため、シナプスおよびニューロンの損失が異なり、局所的な脳領域に誘導することができます。担保Aβoの注入および制御(車両またはスクランブルAβ)は、同じ動物内の任意の変化を制御することができます。逆に、Aβoまたは制御ゾル行動タスクで動物をテストする際utionsには、例えば、左右の海馬に両側性に注入することができます。 Aβoと治療の注入は同時に行うか、代わりにポンプすることができ、治療がAβ沈着後に有効であるかどうかを評価するためにAβo注入後にインストールすることができます。 Aβoの脳室内注入を行う際に、ここで説明したものと同じプロトコルを使用することもできます。細胞内シグナル伝達経路にAβoの効果が適度に短い時間枠内でのニューロン損失の前後に評価することができます。 Aβ注入のドーズ量及び数は、多かれ少なかれ深刻なAβの病原性が得られるように調整することができます。
非常に汎用性が、この技術はいくつかの制限を有します。カニューレの移植は、手術後の最初の数日で組織および神経炎症の機械的破壊を生成します。 Aβoinfuを開始する前に、このように、手術後少なくとも1週間待つことが必須ですシオン、およびこれらのイベントを考慮に入れるために、適切なコントロール(車両または不活性スクランブルAβの注射)を追加します。また、Aβoのわずかな体積は、溶液の拡散を制限するために注入することができます。
浸透圧ポンプは、Aβ誘発性神経変性を防止するように設計された薬剤の前臨床検証のための便利でユニークな配信方法を表します。 6E10抗体を用いた免疫療法は以前に、脳内の31の Aβの蓄積を減少させることが示されているので、私たちは私たちの新しいin vivoでのアプローチを検証するために、概念実証として6E10抗体を使用します。このモデルでは浸透圧ポンプを用い今前臨床AD患者におけるAβoの堆積および神経毒性を防ぐことができる新規の疾患修飾治療薬を開発するために使用される可能性があります。
The authors have nothing to disclose.
We thank Caroline Bouchard from the animal facility for the rat work. A.S. holds a J.A. De Sève master fellowship, and B.P. a COPSE fellowship from the Université de Montréal This work was funded by grants attributed to J.B. from FRQS-Pfizer and start-up funds from Hôpital du Sacré-Coeur de Montréal Research Center.
Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF) | Harvard Apparatus | 59-7316 | |
PE50 Catheter thin wall | Plastics one | C232CT | |
Ketamine Hydrochloride (100 mg/mL) | Bioniche | 1989529 | |
Xylaxine Hydrochloride (100 mg/mL) | Bimeda | 8XYL004C | |
Meloxicam (5 mg/mL) | Norbrook | 215670I01 | |
Solution of chlorhexidine gluconate 2% and isopropyl alcohol 2% | Carefusion | 260100C | |
Lidocaine Hydrochloride | Alveda Pharma | 0122AG01 | |
Bupivacaine Hydrochloride | Hospira | 1559 | |
ophthalmic ointment | Baussh and Lomb inc. | 2125706 | |
stereotaxic frame | Stoelting | 51600 | |
stereotaxic cannula holder arm | Harvard Apparatus | 72-4837 | |
Drill | Dremel | 8050-N/18 | |
Guide Cannula | Plastics one | 326OPG/spc | |
Injection Cannula | Plastics one | C315I/spc | |
Dummy Cannula | Plastics one | C315DC/spc | |
Suture thread coated vicryl rapide 4-0 | Ethicon | VR2297 | |
Dental Acrylic Cement | Harvard Apparatus | 72-6906 | |
Screws | JI Morris Company | P0090CE125 | |
6E10 antibody (mouse IgG1 isotype) | BioLegend | 803003 | |
Mouse IgG1 isotype control antibody | Abcam | AB18447 | |
Alzet osmotic pumps model 1007D | Durect corporation | 290 | |
Isoflurane | Baxter | CA2L9100 | |
Amyloid-beta 1-42 | rPeptide | A-1163-1 | |
Hamilton syringe (10 µL) | Fisher Scientique | 14815279 | |
Infusion Syringe Pump CMA 402 | Harvard Apparatus | CMA8003110 | |
Syringe 1 mL | BD | 309659 | |
Needle 21G | Terumo | NN-2125R | |
Snuggle | Lomir Biomedical | RTS04 |