一种新的椎稳定制备方法挫伤脊髓损伤
January 5th, 2015
脊椎稳定是必要的最小化可变性，以及生产一致的实验性脊髓损伤。使用与NYU / MASCIS冲击设备一起定制的稳定装置，我们在这里展示了合适的设备和程序，产生重复的半挫伤颈椎（C5）脊髓成年大鼠受伤。
该程序的总体目标是使用可与多种 SCI 设备一起使用的新型椎体稳定器产生一致、准确和可重复的脊髓损伤。这是通过仔细解剖颈椎周围的组织来实现的，要小心以尽量减少出血。第二步是将动物放入稳定装置中，并使用锯齿状稳定臂稳定椎骨。
接下来，进行椎板切除术以暴露脊髓的目标区域。最后一步是将 U 形稳定装置安装到 NYU 肿块、撞击器上，并进行 SCI。最终，使用新型稳定装置产生一致的可重现的挫伤性脊髓损伤。今天，我们将演示如何使用我们独特的手术稳定装置和纽约大学脊髓撞击器来创建一致、可重现的有益脊髓损伤。
我们在实验室使用这种稳定装置来产生脊髓损伤以及移植和显微注射手术和图像。通过用 70% 乙醇清洁手术表面来开始此过程。在手术区域放置加热垫并打开加热垫。
然后将无菌纱布棉签和高压灭菌手术工具放在手术区域。用无菌手术单覆盖表面后，使用微珠灭菌器对手术工具进行手术间灭菌。还要在手术前和手术之间用 70% 乙醇清洁稳定剂。
现在通过腹膜内注射氯胺酮甲苯噻嗪麻醉大鼠，并通过脚趾捏刺激确认麻醉深度。然后在动物的眼睛上涂抹保护性药膏，以防止角膜干燥。之后，将大鼠的背部从胸部中部区域剃到头部。
然后使用配备 HEPA 过滤器的真空吸尘器去除毛皮。接下来，将 Betadine 作为手术磨砂膏涂抹在剃须区域，并用 70% 异丙醇湿巾清洁该区域。手术前皮下注射每公斤丁丙诺啡 0.01 至 0.05 毫克和每公斤卡洛芬 5 毫克。
然后应每 8 至 12 小时服用一次丁丙诺啡，并在手术后的前 4 至 7 天每天服用一次卡洛芬。之后，将大鼠放在 Prewarm 手术区域。使用手术刀刀片在皮肤上从头部底部到胸部中部做一个 3 到 4 厘米的中线切口。然后确定下颈部冬眠腺前方的筋膜和皮下肌肉的中线。
沿中线切开斜方肌和其他肌肉以减少出血。在中线处找到肌肉下方的脂肪组织。轻柔地切割棘旁肌肉。
随后使用小组织牵开器分离肌肉层，直到达到胸部 T 两个棘突的水平。然后切掉与 T 两个棘突相连的肌肉，并将该结构用作解剖标志。接下来，去除 T 2 棘突的软骨尖端，以提高颈椎的可见度。
将椎旁肌与棘突和层板横向分开，但是，保留覆盖 C3 椎板的肌肉以防止出血。接下来，将椎板上的肌肉横向切向脊柱两侧的小面。暴露脊髓板后，将动物置于稳定器的 U 形通道中。
通过计算从 T 2 标志到 T 1、C 7、C 6 和 C 5 的棘突，找到 C 5 椎骨。在此过程中，通过将稳定器的两个不锈钢臂放置在 C 5 到 6 椎骨的外侧面下方，定位稳定器的两个不锈钢臂以悬浮动物。在椎骨就位的情况下固定手臂后，调整稳定装置以确保脊柱水平和居中。
最后，通过拧紧稳定器的翼形螺钉来锁定臂。然后在 C 4 到 5 和 C 5 到 6 处切断脊柱突和椎板之间的韧带。为了使用微 ron 找到 C 5 层的边缘，剪掉右侧 C 5 的一半薄板以进行 SCI。
椎板切除术后，将带有稳定器的动物从手术台运送到受伤装置。将动物与稳定器一起固定在固定在受伤装置上的支架上。在高放大倍率下使用横向微型机械手将柱塞与脊髓目标精确对齐。
在暴露的脊髓背侧表面找到 C 5 和 C 6 背根进入区，无需耳切术。将柱塞对准两个已识别的 DRE Z 的中间和脊髓中线和外侧边缘之间的中间位置。使用具有 2.5 毫米直径尖端的 NYU 质量撞击器装置，通过 10 克棒在 12.5 毫米的跌落高度产生 C 5 HEMI 挫伤。
通过脊髓上的瘀伤目视验证损伤，并检查 NYU 软件提供的损伤参数。然后缝合肌肉和软组织，并用手术缝合器缝合皮肤切口。在手术部位涂抹抗菌软膏，并向动物皮下注射 5.0 毫升无菌 0.9% 盐水以补水。
之后，将动物置于热控环境中，在床上用品上提供潮湿的食物，并在笼子的地板上放置一个带有长喷口以便于取用的水瓶。在将动物送回家笼之前，提供照顾以确保充分恢复。该图通过冲击百分比误差、杆速度、初始高度和开始时间的数据测量，说明了非常好的冲击读数，所有值都完全在可接受的误差范围内。
相反，该面板展示了由脊柱稳定性不当引起的不当冲击以及撞击杆在脊髓表面归零过程中的错误产生的数据。在设置撞击杆的高度之前，该稳定装置会固定脊髓。然而，该设备的一大优势是它提供的移动性，可以将稳定的动物从手术台运送到移植显微注射站，再运送到撞击装置或成像站。
外侧椎突的稳定可以稳定感兴趣的特定椎骨，从而实现更可重复的脊髓损伤一致性和可重复性是脊髓损伤实验模型的关键因素，以最大限度地减少变异性并优化治疗效果的澄清，所有这些都对于应用于临床转化和寻找脊髓损伤的治疗方法很重要。
概览
本文介绍了一种使用新型椎骨稳定器在成年大鼠中产生一致且可重复的脊髓损伤的方法。该程序旨在通过使用定制的稳定装置和NYU/MASCIS冲击器设备，最大限度地减少实验性脊髓损伤的变异性。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 脊髓损伤研究
- 实验技术
背景
- 脊髓损伤（SCI）需要精确的可重复方法。
- 损伤的变异性可能导致不一致的实验结果。
- 使用稳定器可以提高SCI模型的准确性。
- 先前的方法缺乏可靠结果所需的一致性。
研究目的
- 开发一种可靠的技术来产生半挫伤性颈部脊髓损伤。
- 展示新型椎骨稳定器的有效性。
- 确保脊髓损伤实验的可重复性。
使用的方法
- 解剖颈椎周围的组织。
- 将大鼠放置在稳定装置中。
- 进行椎板切除术以暴露脊髓。
- 使用NYU/MASCIS冲击器设备造成损伤。
主要结果
- 实现了一致且可重复的脊髓损伤。
- 稳定装置有效地最小化了变异性。
- 视觉验证的损伤证实了方法的成功。
- 数据测量表明冲击的误差范围可以接受。
结论
- 新型稳定装置提高了SCI模型的可重复性。
- 这种方法可以应用于各种脊髓损伤研究背景。
- 未来的研究可以在此技术基础上进行进一步的进展。
常见问题
Executive Industry Relevance
Reliable preclinical spinal cord injury (SCI) models are critical for translational neuroscience and therapeutic development. This vertebral stabilization method addresses a key reproducibility bottleneck by minimizing spinal column movement during contusive injury, directly impacting the predictive confidence of SCI studies. Enhanced model consistency supports robust target validation and risk-adjusted portfolio advancement in neuroregeneration pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables rigorous interrogation of neuroprotective and regenerative hypotheses in a controlled injury context.
- Reduces biological variability, supporting functional target validation and mechanistic de-risking.
- Improves predictive confidence for early-stage therapeutic screening and portfolio triage.
Screening & Assay Development
- Facilitates preparation of standardized, reproducible SCI models for downstream compound evaluation.
- Supports quantitative assessment of injury parameters, enhancing assay reliability and comparability.
- Enables scalable, platform-ready workflows for screening neuroactive agents or cell therapies.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical models with clinically relevant injury mechanisms, improving translational continuity.
- Supports biomarker discovery and validation in disease-relevant systems.
- Enables risk-adjusted advancement decisions based on reproducible injury outcomes.
Pipeline & Workflow Integration
This stabilization method integrates at the interface of early discovery, lead identification, and preclinical validation for SCI and neuroregeneration programs.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by ensuring consistent injury induction.
- Screening: Provides reproducible models and quantitative outputs for reliable compound or cell therapy evaluation.
- Analytics: Delivers standardized injury metrics, enabling robust statistical comparison across experimental arms.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical phases by modeling clinically relevant SCI with high reproducibility.
- Enterprise Reuse: Adaptable for stereotactic injections, imaging, and other neurobiological applications, maximizing platform value.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in SCI research.
- Operational Value: Standardizes injury induction, improving reproducibility and scalability across studies.
- Strategic Value: Enables better go/no-go decisions and capital efficiency by minimizing experimental variability.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of neuroregenerative assets.
Implementation Considerations
- Requires surgical expertise in vertebral exposure and stabilization techniques.
- Needs access to specialized stabilization devices and compatible impactor instrumentation.
- Demands rigorous cross-team standardization for reproducibility across sites and studies.
- Adaptable to various spinal levels and compatible with multiple SCI devices and imaging modalities.
- Potential limitations include the need for precise anatomical identification and device calibration.
