一种用于建立大鼠开放性脊髓损伤模型的微创、快速脊髓侧半切技术
2022年3月23日
本文介绍一种新的快速建模大鼠开放性脊髓损伤的技术，该技术无需进行椎板切除术。在显微镜下观察的同时进行侧方半横断操作。该技术具有良好的适用性，也可用于其他动物脊髓的颈段、胸段和腰段区域。
本方案具有重要意义，因为脊髓损伤至今仍然普遍存在，需要开展研究以进一步了解这些损伤并开发可能的治疗方法。该技术比压迫性和挫伤性损伤更精确、更可重复，且比完全椎板切除术造成的损伤更具微创性。因此，与先前描述的方法相比，它可能是模拟脊髓损伤的更优选择。
首先，使用20号手术刀片沿脊柱方向，在皮肤各层上做一个2至2.5厘米长的切口，以打开手术区域。以L1椎体为中点，使切口平行于脊柱，并沿脊柱向头侧和尾侧方向各延伸约1厘米。通过切断肌肉周围结缔组织，游离伤口两侧。
然后沿脊柱做两个平行切口，穿透骨膜。切口应紧邻两侧的棘突，范围从第13胸椎（T13）至第1腰椎（L1）椎体之间。使用呼吸器的刮匙分离附着在椎骨上的肌肉，直至所有脊柱韧带均清晰可见。
放置牵开器。然后使用牙用骨钳切除第13胸椎和第一腰椎的棘突，以充分暴露整个手术区域。术中必要时使用无菌纱布控制出血。
小心抬起剩余的L1棘突，抬高L1椎弓。去除黄韧带以暴露脊髓。进一步抬起尾侧棘突，以便进入已切断的脊髓硬膜。
将尾侧脊突向头侧倾斜，以观察软脑膜。透过软脑膜寻找后正中静脉，以显示脊柱中线。以后正中静脉作为方向分界线，使用显微外科手术刀沿中线切开，注意避开该静脉。
在脊髓前-后径的横断面内，将切口置于静脉下方。通过将刀片从正中线向外侧移动来完成半切。放置切口时应避免损伤脊髓前动脉。
切割脊髓时，避免对椎体施加过大压力，以保护脊髓腹侧的脊前动脉。伤口缝合时不要直接闭合硬脑膜。应紧密缝合肌肉和棘突，从而间接闭合硬脑膜上的小切口。
用缝线闭合背侧结缔组织层。这种新型微创脊髓损伤方法的操作速度明显快于采用椎板切除术的传统手术方法，且无需额外的专用器械。使用苏木精和伊红染色以观察损伤部位。
还可以沿脊髓进行其他节段的切口，以模拟特定的神经损伤。由于可通过该方法放置电极或干细胞，因此也可用于研究再生过程。大多数采用脊髓损伤开放伤口模型的技术，无论是半横切还是完全横断，均可通过此方法得以简化并加速操作过程。
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概述
本研究介绍了一种在大鼠中建立开放性脊髓损伤模型的新颖且高效的技术，该方法无需进行椎板切除术。该技术可通过显微镜实现侧方半横断的可视化观察，并适用于多种动物模型中的不同脊髓区域。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 脊髓损伤
- 动物模型中的手术技术
背景
- 脊髓损伤仍然较为常见，需要开展研究以深入理解并开发治疗方法。
- 目前的技术通常具有侵入性，且可重复性较低。
- 这种新方法为传统模型提供了一种侵入性更小的替代方案。
- 该技术可轻松适用于不同的椎体区域。
研究目的
- 介绍一种更快且更具可重复性的脊髓损伤模型。
- 提高手术准确性，并较现有方法进一步降低侵入性。
- 通过为电极或干细胞的植入提供通路，促进再生研究。
使用的方法
- 本研究采用大鼠手术方案建立脊髓损伤模型。
- 该生物模型涉及脊髓的侧方半切。
- 未提及多组学工作流程。
- 关键步骤包括精确切口和肌肉游离，以暴露脊髓。
- 该操作设计简洁，无需特殊仪器。
主要结果
- 该新技术被证明比传统的椎板切除方法更快且更高效。
- 苏木精和伊红染色可实现对损伤部位的可视化观察。
- 可针对脊髓的其他节段进行特定的神经损伤模拟。
- 该方法有助于进一步探索再生机制。
结论
- 该研究建立了一种具有前景的脊髓损伤研究微创模型。
- 尽管未采用多组学分析方法，但该技术为再生研究中的多种应用开辟了途径。
- 总体而言，该研究加深了对脊髓损伤及其潜在治疗策略的理解。
常见问题
行业重要性概述
微创脊髓损伤模型对于转化神经科学和临床前治疗评估至关重要。这种快速侧方半横断技术可减少操作变异性和组织创伤，有助于建立更可重复且更具预测性的动物模型。该技术的操作高效性和较低侵入性可直接影响神经再生研究管线中的早期发现和机制性风险排除。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 可实现对类似撕裂伤的脊髓损伤进行精确建模，适用于假设驱动型研究。
- 通过最大限度减少继发性组织损伤和骨碎片，降低混杂因素的影响。
- 提高神经创伤研究中功能靶点验证的可重复性和准确性。
- 通过实现可控的损伤定位和损伤程度，支持机制性风险排除研究。
筛选与检测方法开发
- 有助于制备标准化的动物模型，用于后续再生性或神经保护性化合物的筛选。
- 实现稳定可控的损伤诱导，支持定量的行为学和组织学检测结果。
- 缩短操作时间，提高临床前筛选研究的通量。
- 减轻动物实验负担，符合伦理和操作规范的最佳实践要求。
转化与临床前研究
- 为评估再生干预措施（如干细胞移植或电极放置）提供与疾病相关的研究体系。
- 保持椎管完整性，支持从发现到临床前验证的转化连续性。
- 可针对性地模拟特定神经损伤，提高治疗开发的预测价值。
- 基于可重复的损伤结果，实现风险调整后的推进决策。
流程与工作流整合
该技术可融入早期发现和临床前研究的连续过程中，在脊髓损伤模型中连接靶点验证、机制研究和转化研究。
- Discovery Biology：通过实现可控的损伤诱导，支持假设验证和通路阐明。
- Screening：提供可重复的模型，用于候选疗法的定量评估。
- Analytics：提供一致的组织学和行为学输出，便于不同条件间的比较。
- Translational Research：通过允许靶向干预研究，与再生医学工作流程相契合。
- Enterprise Reuse：提供一种广泛适用的实验方案，适用于多种神经创伤研究项目。
运营与企业影响
- 科学价值：提高脊髓损伤模型的预测可信度，减少机制上的模糊性。
- 操作价值：增强实验的标准化程度、可重复性及操作效率。
- 战略价值：通过最小化混杂性损伤变量，支持更优的“推进/终止”决策和资本使用效率。
- 项目组合影响：实现对神经再生和神经保护候选疗法的风险调整后优先排序。
实施注意事项
- 需要具备显微脊柱手术和动物操作方面的外科专业技术。
- 需要标准的实验室外科器械，并配备显微镜以实现视觉控制。
- 要求不同团队在损伤诱导和术后护理方案方面实现标准化。
- 可在大鼠脊髓的不同节段进行适应性应用，但半横断手术仅限于椎间区域。
- 必须采用精细的操作技术，以避免血管损伤并确保模型的一致性。
