Eine minimal-invasive, schnelle laterale Hemisektionstechnik des Rückenmarks zur Modellierung offener Rückenmarksverletzungen bei Ratten
23. März 2022
Hier beschreiben wir eine neue, schnelle Technik, die eine offene Rückenmarksverletzung bei Ratten modelliert und die Laminektomie eliminiert. Die laterale Hemisektion wird unter dem Mikroskop durchgeführt. Die Technik ist vielseitig einsetzbar und kann auch im Hals-, Brust- und Lendenwirbelbereich des Rückenmarks anderer Tiere angewendet werden.
Dieses Protokoll ist von Bedeutung, da Rückenmarksverletzungen auch heute noch weit verbreitet sind und Forschung erforderlich ist, um das Verständnis dieser Verletzungen zu verbessern und mögliche Therapien zu entwickeln. Diese Technik ist genauer und reproduzierbarer als Kompressions- und Prellungsverletzungen und weniger invasiv als Verletzungen mit vollständiger Laminektomie. Es könnte also eine bessere Option für eine Simulation von Rückenmarksverletzungen sein als zuvor beschriebene Verfahren.
Verwenden Sie zunächst eine Skalpellklinge 20, um das Operationsgebiet zu öffnen, indem Sie einen zwei bis 2,5 Zentimeter langen Schnitt durch alle Hautschichten entlang der Wirbelsäule setzen. Positionieren Sie diesen Schnitt parallel zur Wirbelsäule mit dem L1-Wirbel als Mittelpunkt und verlängern Sie ihn um etwa einen Zentimeter sowohl in Schädel- als auch in Kuschelrichtung entlang der Wirbelsäule. Mobilisieren Sie die Seiten der Wunde, indem Sie das Bindegewebe durchschneiden, das die Muskeln umgibt.
Platzieren Sie dann zwei parallele Schnitte entlang der Wirbelsäule, die in die Knochenhaut eindringen. Platzieren Sie die Schnitte direkt neben den Wirbelsäulenfortsätzen auf beiden Seiten und überbrücken Sie den Abstand zwischen den Brustwirbeln 13 und L1. Sezieren Sie die an den Wirbeln befestigten Muskeln mit der Acht eines Beatmungsgeräts, bis alle Wirbelsäulenbänder sichtbar sind.
Platzieren Sie einen Retraktor. Entfernen Sie dann die Wirbelsäulenfortsätze des 13. Brustwirbels und des ersten Lendenwirbels, um mit einer Zahnknochenzange das gesamte Operationsgebiet zu visualisieren. Verwenden Sie bei Bedarf sterile Gaze, um Blutungen während des gesamten Eingriffs zu kontrollieren.
Heben Sie vorsichtig den Rest der L1-Wirbelsäulenfortsätze an und heben Sie den L1-Wirbelbogen an. Entfernen Sie das Ligamentum flavum, um Zugang zum Rückenmark zu erhalten. Heben Sie die verhätschelten Wirbelsäulenfortsätze weiter an, um den Zugang zur durchtrennten Dura mater der Wirbelsäule zu ermöglichen.
Kippen Sie die verhätschelten Wirbelsäulenfortsätze in kraniale Richtung, um die Pia Mater zu visualisieren. Suchen Sie durch die Pia mater nach der hinteren Medianvene, die die Mittellinie der Wirbelsäule zeigt. Verwenden Sie die Vene als gerichtete Winkelhalbierende, und setzen Sie einen Schnitt mit einem mikrochirurgischen Skalpell, während Sie die Vene schonen.
Platzieren Sie den Schnitt unter der Vene in der Transversalebene durch den vorderen hinteren Durchmesser des Rückenmarks. Führen Sie die Hemisektion durch, indem Sie die Klinge seitlich von der Mittellinie wegbewegen. Platzieren Sie den Schnitt, um eine Durchtrennung der vorderen Spinalarterie zu vermeiden.
Achten Sie darauf, dass beim Durchtrennen des Rückenmarks kein übermäßiger Druck auf den Wirbelkörper ausgeübt wird, um die vordere Rückenmarksarterie auf der ventralen Seite des Rückenmarks zu schonen. Verschließen Sie die Dura mater nicht direkt während des Wundverschlusses. Vernähen Sie die Muskeln und Wirbelsäulenfortsätze fest und verschließen Sie indirekt die kleine Wunde an der Dura mater.
Verschließen Sie die dorsale Bindegewebsschicht mit Nähten. Diese neue minimalinvasive Methode der Rückenmarksverletzung wird viel schneller durchgeführt als der traditionelle chirurgische Ansatz mittels Laminektomie und erfordert keine zusätzlichen Spezialinstrumente. Hämatoxylin- und Eosin-Färbung wurden verwendet, um die Verletzungsstelle sichtbar zu machen.
Andere Abschnitte können entlang des Rückenmarks durchgeführt werden, um bestimmte neuronale Verletzungen nachzuahmen. Auch die Regeneration kann untersucht werden, da mit dieser Methode Elektroden oder Stammzellen platziert werden können. Die meisten Techniken, bei denen offene Wundmodelle für Rückenmarksverletzungen verwendet werden, die entweder eine Hemisektion oder eine Transaktion beinhalten, können mit dieser Technik vereinfacht und beschleunigt werden.
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Übersicht
Diese Studie stellt eine neue und effiziente Technik zur Modellierung einer offenen Rückenmarkverletzung bei Ratten vor, die auf eine Laminektomie verzichten lässt. Die Methode ermöglicht die laterale Halbsektion unter mikroskopischer Sicht und ist auf verschiedene Regionen des Rückenmarks in mehreren Tiermodellen anwendbar.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Rückenmarksverletzung
- Chirurgische Techniken an Tiermodellen
Hintergrund
- Wirbelsäulenverletzungen sind nach wie vor häufig und erfordern Forschungsarbeiten, um diese zu verstehen und Therapien zu entwickeln.
- Aktuelle Methoden sind oft invasiv und weniger reproduzierbar.
- Diese neue Methode bietet eine weniger invasive Alternative zu herkömmlichen Modellen.
- Die Technik lässt sich leicht auf verschiedene Wirbelregionen übertragen.
Zweck der Studie
- Einführung eines schnelleren und reproduzierbareren Modells für eine Rückenmarksverletzung.
- Verbesserung der chirurgischen Genauigkeit und Minimierung der Invasivität im Vergleich zu bestehenden Methoden.
- Erleichterung von Regenerationsstudien durch ermöglichten Zugang für Elektroden oder Stammzellen.
Verwendete Methoden
- Diese Studie verwendete ein chirurgisches Protokoll an Ratten zur Modellierung einer Rückenmarksverletzung.
- Das biologische Modell beinhaltete eine laterale Hemisektion des Rückenmarks.
- Es wurde kein Multiomik-Workflow erwähnt.
- Zu den wichtigsten Schritten gehören präzise Inzisionen und die Mobilisierung der Muskulatur, um das Rückenmark freizulegen.
- Das Verfahren ist so konzipiert, dass es schnell durchführbar ist und keine spezialisierten Instrumente erfordert.
Hauptergebnisse
- Die neue Technik erwies sich als schneller und effizienter als herkömmliche Laminektomie-Methoden.
- Die Hämatoxylin- und Eosin-Färbung ermöglichte die Visualisierung der Verletzungsstelle.
- Weitere Abschnitte des Rückenmarks können gezielt zur Simulation spezifischer neuraler Verletzungen angesprochen werden.
- Diese Methode erlaubt eine weitergehende Erforschung der Regenerationsmechanismen.
Schlussfolgerungen
- Die Studie etabliert ein aussichtsreiches minimalinvasives Modell für die Forschung zur Rückenmarksverletzung.
- Obwohl keine Multiomik-Analyse angewandt wurde, eröffnet die Methode Türen für verschiedene Anwendungen in der Regenerationsforschung.
- Insgesamt verbessert sie das Verständnis von Rückenmarksverletzungen und potenziellen therapeutischen Strategien.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Minimalinvasive Modelle für Rückenmarksverletzungen sind entscheidend für die translationale Neurowissenschaft und die präklinische therapeutische Bewertung. Diese schnelle laterale Hemi-sektionstechnik verringert die prozedurale Variabilität und das Gewebetrauma und unterstützt dadurch reproduzierbarere und vorhersagekräftigere Tiermodelle. Ihre betriebliche Effizienz und geringere Invasivität wirken sich direkt auf die frühe Entdeckung und die mechanistische Risikominderung in Neuroregenerations-Pipelines aus.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht eine präzise Modellierung von Schnittverletzungen ähnlichen Verletzungen des Rückenmarks für hypothetisch orientierte Studien.
- Verringert störende Variablen, indem sekundäre Gewebeschäden und Knochenfragmente minimiert werden.
- Verbessert die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit bei der funktionellen Zielstruktur-Validierung in der Neurotraumaforschung.
- Unterstützt die mechanistische Risikominderung durch gezielte Kontrolle der Lokalisation und Ausdehnung der Verletzung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Erleichtert die Herstellung standardisierter Tiermodelle für die nachgeschaltete Untersuchung regenerativer oder neuroprotektiver Substanzen.
- Ermöglicht eine konsistente Verletzungsinduktion und unterstützt quantitative Verhaltens- und histologische Auswertungen.
- Reduziert die Prozedurdauer und erhöht die Durchsatzkapazität für präklinische Screening-Studien.
- Minimiert die Belastung der Tiere und entspricht damit den ethischen und betrieblichen Best Practices.
Translationale und präklinische Forschung
- Bietet ein krankheitsrelevantes System zur Bewertung regenerativer Interventionen, wie der Platzierung von Stammzellen oder Elektroden.
- Erhält die Integrität des Wirbelkanals und unterstützt so die translationale Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung.
- Ermöglicht gezielte Modellierung spezifischer neuraler Verletzungen und erhöht dadurch den Vorhersagewert für die therapeutische Entwicklung.
- Ermöglicht risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung basierend auf reproduzierbaren Verletzungsergebnissen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Technik ist in den frühen Entdeckungs- und präklinischen Prozess integriert und verbindet die Zielvalidierung, mechanistische Untersuchungen und translationsmedizinische Forschung in Modellen der Rückenmarkverletzung.
- Entdeckungsbiochemie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und Klärung von Signalwegen durch die Möglichkeit, kontrollierte Verletzungen auszulösen.
- Screening: Bietet reproduzierbare Modelle zur quantitativen Bewertung von Therapiekandidaten.
- Analytik: Liefert konsistente histologische und verhaltensbezogene Ergebnisse für den Vergleich zwischen verschiedenen Bedingungen.
- Translationale Forschung: Passt sich an Workflows der regenerativen Medizin an, indem gezielte Interventionsstudien ermöglicht werden.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Stellt ein breit anwendbares Protokoll für vielfältige Forschungsprogramme zum Thema Neurotrauma bereit.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen bei der Modellierung von Rückenmarksverletzungen.
- Operativer Wert: Verbessert die Standardisierung, Reproduzierbarkeit und prozedurale Effizienz.
- Strategischer Wert: Unterstützt fundiertere Go/No-Go-Entscheidungen und Kapitalallokation, indem verwirrende Verletzungsvariablen minimiert werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von neuroregenerativen und neuroprotektiven Wirkstoffkandidaten.
Durchführungsaspekte
- Erfordert chirurgische Expertise in mikrochirurgischen Wirbelsäulenverfahren und im Umgang mit Versuchstieren.
- Benötigt standardmäßige chirurgische Laborinstrumente und Zugang zu Mikroskopie für die visuelle Kontrolle.
- Erfordert eine standardisierte Durchführung der Verletzungsinduktion und der postoperativen Versorgungsprotokolle über mehrere Arbeitsgruppen hinweg.
- Kann in verschiedenen Regionen des Ratten-Rückenmarks angewendet werden, ist jedoch bei Hemisektionen auf die Zwischenwirbelräume beschränkt.
- Es ist eine sorgfältige Technik unerlässlich, um vaskuläre Verletzungen zu vermeiden und die Konsistenz des Modells sicherzustellen.
