このプロトコルは、新生児期を通じてラットおよびマウスで使用できる再現性のある静脈投与経路を実証することを目的としています。この手順は、主に静脈内投与を使用して新生児ケアユニットでの薬物投与を反映したい前臨床げっ歯類研究にとって重要です。
静脈内(iv)注射は、臨床現場で新生児に最もよく使用される薬物投与経路です。したがって、眼窩後静脈注射は、研究における化合物投与の重要な方法であり、概念実証研究が成功すると、切望されている新生児臨床試験に進むことができます。新生児げっ歯類のほとんどの静脈内研究は、表在性側頭静脈/顔面静脈を使用します。しかし、眼窩後注射は、皮膚が暗くなり、静脈が見えなくなってから2日以上経過した新生児げっ歯類では信頼できなくなります。本プロトコルでは、新生仔マウスとラットの両方で、表在性側頭静脈が見えなくなったが、目がまだ開いていない年齢での静脈洞の眼窩後注射について説明します。開眼は、針を刺すときに眼穿孔していないことを研究者がはっきりと確認できるようにすることで、眼窩後注射を容易にします。この手法は、悪影響を及ぼすことなく、信頼性と再現性のある方法で実行できることを実証します。さらに、新生児脳損傷を研究するための化合物の投与など、多くの研究で使用できることを示しています。
動物実験は臨床試験に繋がる重要なステップであり、動物実験は臨床現場で行われる手順や治療を忠実に模倣することが重要です。しかし、臨床診療を新生児げっ歯類研究に変換するには、いくつかの課題があります。これらには、新生児げっ歯類のサイズが小さいことや、成人の研究と比較した新生児の研究と知識のギャップなどが含まれます1,2。
薬物や細胞などのさまざまな物質の投与は、腹腔内(ip)、皮下(sc)、静脈内(iv)注射など、複数の経路で行うことができます。ivによる注射は、ヒト新生児における化合物の優先投与経路である。新生児では、静脈内投与経路は、薬物の全身分布を最大化し、高いバイオアベイラビリティを有するため、他の経路と比較して有利である3,4。手入れの行き届いたIVラインは、反復投与に使用できます。げっ歯類の研究では、静脈注射は尾部、顔面/側頭静脈、または眼窩後洞で行う必要があります5。尾静脈注射は、成体のげっ歯類で日常的に使用されており、2つの側尾平行静脈を5本から選択できます。しかし、これらの静脈は直径が小さいため、新生児での使用は除外されます。ほとんどの新生児静脈注射は、出生後0日目(P0)-P2から見え、比較的大量の投与を可能にするため、表在性顔面/側頭静脈で行われてきました5。しかし、この経路は、動物が皮膚の色を獲得すると、P36付近で信頼できなくなり、それによって肉眼では表在性の顔面/側頭静脈が見えにくくなります。新生児横洞を介したIV投与は、1件の研究7で報告されている。ただし、これには横洞の上の皮膚を開き、顕微鏡の助けを借りてP0-P1にAAV9を注入する必要があります。
潜在的な治療法を調査したり、関連する新生児傷害モデルを確立したりする場合、新生児げっ歯類はヒトとは異なる臓器の発達タイミングを持つ可能性があることを考慮することが重要です。私たちのプロトコルは、ヒトとげっ歯類の間の新生児中枢神経系の発達の違いに基づいています。一例として、新生児ヒト脳という用語は、P7ラットおよびP10マウス脳にほぼ対応する8。眼窩後から注入される物質の分布は、他のIV部位と類似しており、急速に高い血中濃度が達成されているため、適切な経路であると考えています。この手法は、P1-P2マウスの眼静脈洞に化合物を注入したYaldeniらによってよく説明されています9。現在のプロトコルでは、まだ目を開けていない高齢の新生児げっ歯類に眼窩後注射を行う簡単で実行可能な方法を示します。
このプロトコルは新生児のマウスおよびラットのretroorbital洞に物質の注入のための明確で、精密な方法を提供する。これは、P2より古いげっ歯類では、表在性側頭静脈/顔面静脈がもはや識別できない、およびP12よりも若い動物では、まぶたがまだ開いておらず、眼球が露出していない動物で、眼窩後注射を確実かつ再現性よく実行できることを示しているため、重要です。さらに、新生児の眼窩後注射は、仔犬とダムの両方に忍容性が高く、技術が習得されれば副作用のリスクは最小限に抑えられます。
ivによる注射は、血管の破裂を避けるために注入速度が一定かつ低く保たれていることを条件に、高濃度、低pHと高pHの両方の注射を可能にするため、他の投与経路よりも有利です。さらに、静脈注射は、化合物が体循環に直接入るので、化合物のより速い分布を可能にし、他の投与経路で観察される吸収不良による潜在的な遅延を回避します。これにより、化合物の即時アクセスとほぼ100%のバイオアベイラビリティが可能になります。
臨床的には、新生児(生後28日<)における好ましい投与経路です。.これは、点滴カニューレ挿入により薬物/輸液を提供するための容易なアクセスを可能にするため、新生児集中治療室の環境に特に当てはまります。sc経路を介した注射は、新生児、特にエリスロポエチン15の投与にいくらか使用されています。しかし、懸念が提起されており、点滴が優れた代替手段として示唆されている研究があります16。経口投与は、新生児が病院の集中病棟にいる場合、しばしば実用的な選択肢ではありません。さらに、成人と比較して、新生児は胃内容排出の遅延や腸の運動性の低下など、消化管に違いがあり、薬物吸収に影響を与える可能性があります。筋肉内注射は、新生児の筋肉量が少ないため、投与が困難です3,4。
げっ歯類の研究では、静脈注射の最も広く使用されている方法の1つは尾静脈注射です。ただし、この方法は新生児を扱う場合には実行不可能です。表在性側頭静脈/顔面静脈6 などの他のIV部位は、P3で見えなくなります。新生児の横洞は1つの研究で説明されており、P0-P1で実施され、顕微鏡の助けを借りて、皮膚を開き、頭蓋骨から毛細血管針を横静脈洞に進め、2〜4μlの容量の注射を可能にしました7。ラットのP7での外頸静脈の使用を記録した研究はほとんどありません17。しかしながら、これは皮膚の外科的開口および外頸静脈18の露出を必要とする侵襲的技術である。成体のげっ歯類を用いた研究では、眼窩後投与は尾静脈注射5 と同等の効果があることが示されており、眼窩後経路の生存率と関連性が強化されています。眼窩後注射は最小限の苦痛を引き起こし、一度習得すれば、最小限の機器で1人で行うことができ、複数の注射を可能にします(目が交互に行われることを確実にします)。以前の研究では、P0-P1またはP14-P2111 またはP1719 のマウスにアデノ随伴ウイルス9を投与するために眼窩後注射が使用されていることが示されており、この方法の受け入れが増加していることを示しています。
新生児の眼窩後注射にはいくつかの制限があります。すべての静脈内注射と同様に、注入量は限られているため、この手順では5μL/gを推奨します。さらに、眼窩後注射には全身麻酔が必要です。合併症を最小限に抑えるために、イソフルランなどの吸入麻酔薬の使用が推奨されています。注射部位の周囲の腫れや、針の面取りの誤った配置による眼の外傷を避けるために、できれば末期麻酔動物に着色染料を使用したトレーニングが必要です。これらの動物はサイズが小さいため、針ゲージが小さい、より細い針が必要です。細胞の注入は、血管の閉塞を防ぎ、細胞の生存率を確保するために、単一細胞懸濁液で行う必要があります。有望なことに、Amerらの研究は、30Gシリンジを使用して哺乳類細胞を注入すると、高細胞密度の駆出でも信頼性の高い細胞生存率が得られることが示されています20。
要約すると、新生児における信頼できるIV経路の確立は、これがヒトにおける好ましい投与経路であるため、臨床的に重要である。眼窩後注射は簡単に習得でき、再現性があり、げっ歯類の新生児期を通じて確実に使用できない尾部や側頭/顔面静脈など、他の静脈注射部位に関連する代替手段を提供します。したがって、新生児眼窩後注射は、適切な新生児年齢における薬物、細胞および他の化合物の送達を可能にする。
The authors have nothing to disclose.
このプロトコルで実施された研究は、ハッセルブラッド財団(2020-2021、ERF)、オーケ・ウィベルグス財団(M19-0660、ERF)、スウェーデン研究評議会(2019-01320、HH;2021-01872、CM)、サールグレンスカ大学病院の公衆衛生サービス(ALFGBG-965174、HH;ALFGBG-966107, CM)、スウェーデン脳財団(FO2022-0110, CM)、Åhlen Foundation(223005, CM)、欧州連合のHorizon 2020 Framework Program(助成金契約番号87472/PREMSTEM, HH)。
BD Micro-Fine Demi 0,3 ml 30G (0,30mm) | BD | 256370 | 1 per animal per injection |
Biotin-dextran (BDA) tracer | ThermoFischer | D1956 | 2.0-2.5 mg per animal |
Fiber optic light source | Euromex | ||
HP 062 Heating Plate | Labotect | ||
Isoflurane | Vetmedic | Vnr 17 05 79 | |
Tryptan blue solution (0.4%) | Sigma | T8154 | 5 μl/ g body weight |