הליך כירורגי לResecting צלעות העכבר: מודל לתיקון עצם ארוך בקנה מידה גדולה
21 בינואר 2015
המטרה הכוללת של הליך זה היא לכרות בהצלחה חלק מהעצם מצלע של עכבר. ההליך פותח כמודל לחקר תיקון עצמות ארוכות בקנה מידה גדול.
מטרת הליך זה היא ליצור כריתה רחבה בחלק העظمני של צלע כמודל לשיקום שלד. פעולה זו מבוצעת תחילה על ידי ביצוע ופתיחת חתך דרך העור בצד הלטרלי של בעל החיים. השלב השני הוא חשיפת עצם הצלע המיועדת להסרה.
בשלב הבא, מסירים חלק מעצם הצלע, אם יחד עם נדן רקמת החיבור המקיפה אותה או עם הפריאוסטאום (periosteum), ואם תוך השארת הפריאוסטאום במקומו. השלב האחרון הוא סגירת החתכים ומתן אפשרות לבעל החיים להתאושש. בסופו של דבר, ניתן להשתמש במודל זה לתיקון עצם כדי להדגים את האירועים התאיים והמולקולריים המתרחשים במהלך תיקון שלד בהיקף נרחב.
בממליק הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית, שכן תפעול כלי הניתוח דורש דיוק וניתוח מוצלח תלוי בידיעה היכן ממוקמים הרקמות השונות. את הפרוצדורה ידגימו Marissa Roar ו-Nikita Tripper, שניהם סטודנטים לתארים מתקדמים במעבדתי. לאחר הכנת אזור הניתוח והכלים והציוד הסטריליים הדרושים, גרמו להרדמה על ידי הנחת עכבר לתוך תא השראה עם 4% isoflurane.
לאחר הרדמת העכבר, יש למרוח פומדה על עיניו של העכבר ולוודא את עומק ההרדמה. בביצוע צביטה של בהונות, לא אמורה להיות תגובה לצביטה. יש להניח את העכבר על משטח חימום או בסמיכות אליו על במת מיקרוסקופ דיסקציה, כאשר קונו האף של צינור תחזוקת ההרדמה מונח מעל אפו של העכבר.
יש לוודא שהעכבר נמצא במנח צדי. כוון את ה-isof fluorine ל-2% עד 3% לצורך תחזוקה ועקוב אחר קצב הנשימה. לאחר מכן, הזרק buprenorphine תת-עורית באמצעות מחט בכיול 25 gauge.
בשל כאבים פוסט-כירורגיים צפויים, הרגל עשויה לרעוד, תגובה שנחשבת לנורמלית. ראשית, בחרו את הצלע הרצויה באמצעות מישוש החל מהצלע הרוסטרלית ביותר, הנספרת כצלע מספר אחת. בסרטון זה, חלק מצלע מספר 10 יוסר.
גלחו את האזור מעל הצלע ולאחר מכן נקו עם povidone iodine, ולאחר מכן עם isopropanol שלוש פעמים. לאחר ביצוע חתך של שני סנטימטר דרך שכבות העור, השריר והשומן מעל הצלע המיועדת לכריתה, הניחו את שלוש השכבות בתוך רטרקטור (מסיח) כדי לחשוף את אזור הניתוח תוך מזעור גודל החתך. לאחר מכן, השתמשו בסכין מנתחים של חמישה מילימטר כדי לחתוך דרך השרירים הבינ-צלעיים מעל הצלע במיקום הנמצא חמישה מילימטר פרוקסימלית למפרק ה-chocos, שם הצלע אינה מעוקלת בצורה חדה. לאחר מכן, הפרידו בזהירות את השריר מהעצם בעזרת פינצטה בעלת קצה דק.
כדי ליצור כריתה תוך שמירה על הפריאוסטום (periosteum) בבעל החיים, חתכו את הפריאוסטום לאורך הצלע. לאחר מכן, השתמשו בפינצטה בעלת קצה דק כדי להפריד בזהירות רבה את הפריאוסטום העדין לצדדים מהעצם שמתחתיו. במידת הצורך, מדדו את הכריתה בעזרת מיקרוסקופ או מד סרגל.
לאחר מכן, השתמש במספרי מיקרו עדינים כדי לבצע חתך רוחבי דרך העצם. בקצה אחד, הרם בזהירות את העצם מתוך הפריאוסטום (periosteum) וגזור מיד את הקצה השני. העבר את הצלע שהוסרה ל-4%paraldehyde לצורך אנליזה עתידית.
אם מתרחש דימום כתוצאה מחיתוך העצם, הפעל לחץ בקצה החתוך באמצעות מקלון צמר למשך ארבע עד חמש שניות כדי לעצור את הדימום. לסגירת החתך, תפר את השרירים הבין-צלעיים מעל שרוול הפריאוסטים שנותר באמצעות שלוש או 4 תפרי 9 0 לא רציפים. מקם את התפרים ישירות מעל הקצוות החתוכים של הצלע כדי שישמשו כסימנים למיקום הניתוח.
הסר את המרחיב (retractor) ולאחר מכן תפר את השריר והשומן העליונים באמצעות תפרים מקטעים בחוט 9-0. בעכברים עם שכבות שריר או שומן עבות במיוחד, תפר כל שכבה בנפרד. סגור את העור באמצעות 4 עד 5 תפרים בחוט 7-0, ולאחר מכן אבטח את החתך באמצעות דבק רקמות.
לחיצת הקצוות יחד באמצעות פינצטה גדולה. גמילה איטית של העכבר מ-isof fluorine על ידי התאמת הריכוז ל-1% למשך מספר דקות, ולאחר מכן כיבוי ה-isof fluorine. הנחת העכבר תחת מנורת חימום והשארתו עד להסרה מלאה של ההרדמה והחזרת ההכרה.
לאחר החזרת ההכרה ובמהלך תקופת ההחלמה, העכבר אמור לנוע ולהסתובב כרגיל ולא להראות סימני מצוקה. ברגע שהחתך יבש, יש להחזיק את העכבר בכלוב נקי עם גישה חופשית למזון ומים. ניתן להחזיק נקבות יחד, אך יש להחזיק זכרים בנפרד כדי למנוע לחימה; יש לספק ניהול כאב לאחר הניתוח, כולל מתן buprenorphine בצורה של ג'ל אוראלי במינון של 0.5 milligrams per kilogram בכל 12 שעות למשך 48 שעות.
מתן תרופה דרך הפה אינו מחייב קיבוע של בעל החיים, דבר שעלול לגרום לכאב באזור בית החזה. תמונה זו מציגה כריתת צלע באורך 4.5 מילימטר שנאספה מיד לאחר הניתוח. לא נותרו שברי עצם.
הדגימה נצבעה ב-zarin red ועברה בירירות ב-80% glycerol. ראש החץ מצביע על מיקום הקצוות החתוכים. זהו חלק הצלע שהוסר מכלוב הצלעות בתמונה הקודמת, ללא הפריוסטאום (periosteum) המחובר אליה.
הסניט ההיסטולוגי הצבוע בהמטין ואאוסין המוצג כאן מדגים כי ישנו פריאוסטום (periosteum) מינימלי הצמוד לעצם, כפי שמסומן על ידי ראש החץ הצהוב משמאל, ואין פריאוסטום מימין. הכוכבית הצהובה מציינת את חלל מוח העצם. תמונה זו מראה חלק שהוסר מצלע כאשר הפריאוסטום עדיין צמוד אליה, וסניט היסטולוגי זה מראה את הפריאוסטום השלם המכסה את העצם, כפי שמסומן על ידי הסוגריים הצהובים.
הכוכבית הצהובה מצביעה שוב על חלל מוח העצם. תמונה זו מציגה דגימה שלדית לאחר חודשיים של ריפוי בעקבות כריתה עם פריאוסטאום (periosteum) שלם בתוך העכבר, שבה ניתן להבחין בריפוי מלא של האזור. חתך היסטולוגי זה של הדגימה השלדית שהוצגה זה עתה מדגים שחזור של דפנות העצם הלמינריות ושל חלל מוח העצם.
תמונה זו מציגה הכנה שלדית לאחר שלושה חודשי ריפוי. לאחר הסרה של חלק מצלע ושל הפריאוסטאום שסביבה, נראה תיקון מינימלי בלבד בקצה החתוך המוצג בצד שמאל של הלוח. ראש החץ הצהוב מצביע על מפרק ה-chocos.
חתך היסטולוגי זה של ההכנה השלדית שהוצגה קודם לכן מראה גרנולומה, רקמת שומן ותאי שריר הממלאים את אתר הכריתה. לאחר השליטה בטכניקה, ניתן לבצע אותה בפחות משעה אם היא מבוצעת כראוי בהתאם לנוהל זה. ניתן לבצע שיטות אחרות, כגון יצירת כריתה בחלק הסחוס של הצלע, כדי לענות על שאלות נוספות כגון, כיצד מתבצע תיקון רחב היקף של סחוס?
לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי האופן שבו יוצרים כריתה בחלק העצמי של הצלע, במטרה לחקור תיקון שלד.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
נוהל זה נועד ליצור כריתה רחבה בצלע של עכבר, המשמשת כמודל לחקר תיקון שלד. השיטה כוללת חיתוך, חשיפה של הצלע והסרה של עצם, ולאחר מכן סגירה של החתך.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- תיקון עצם
- מידול שלד
- ניתוח בבעלי חיים
רקע
- הבנת מנגנוני תיקון השלד היא קריטית לפיתוח טיפולים.
- מודל זה מאפשר לחוקרים לצפות באירועים תאיים ומולקולריים במהלך ריפוי העצם.
- כריתת צלע מספקת תובנות לגבי תהליכי תיקון עצם בהיקף רחב.
- מודלים של בעלי חיים חיוניים למחקרים in vivo של התחדשות עצם.
מטרת המחקר
- פיתוח מודל לחקר תיקון עצמות ארוכות בהיקף נרחב.
- בדיקת התהליכים הביולוגיים המעורבים בתיקון השלד.
- אספקת מסגרת למחקרים עתידיים על ריפוי עצם.
שיטות שבהן נעשה שימוש
- ביצוע חתך בצדו הלטראלי של העכבר.
- חשיפת עצם הצלע המיועדת להסרה.
- כריתת הצלע עם או ללא הפריאוסטום (periosteum).
- סגירת החתכים כדי לאפשר החלמה.
תוצאות עיקריות
- הפרוצדורה מדגימה בהצלחה כריתת צלע.
- מספקת מודל מהימן לחקר תיקון שלד.
- מאפשרת תצפית על תהליכי ריפוי in vivo.
- תורמת להבנת מנגנוני התחדשות העצם.
מסקנות
- מודל זה יעיל לחקר תיקון עצם בהיקף נרחב.
- הוא מאפשר בחינה של אירועים תאיים ומולקולריים במהלך הריפוי.
- מחקרים עתידיים יכולים להתבסס על מתודולוגיה זו להשגת תובנות נוספות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
תיקון עצם בהיקף נרחב נותר אתגר קריטי במחקר העברתי של מערכת השלד והשרירים, כאשר קיימים מודלים פרה-קליניים מוגבלים המשחזרים דינמיקה חזקה של ריפוי. מודל כריתת צלע בעכבר מציע מערכת נגישה וניתנת לשחזור לבחינת המנגנוים התאיים והמולקולריים העומדים בבסיס רגנרציה של עצם ארוכה. מודל זה מאפשר לצוותי ביו-פארמה להעריך תהליכי תיקון ותרומות של הפריאוסטום, ובכך לספק מידע לצורך תיקוף מטרות והפחתת סיכונים בתוכניות לתיקון עצם בשלבים מוקדמים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר חקירה מכניסטית של מסלולי תיקון עצם תלויים ובלתי-תלויים בפריאוסטום.
- תומך בתיקוף תפקודי של מטרות מועמדות המעורבות ברגנרציה של השלד.
- מסייע בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי הבחנה בין תורמים תאיים לריפוי העצם.
- מספק פלטפורמה למחקרים השוואתיים של יעילות התיקון בין התערבויות גנטיות או פרמקולוגיות.
סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)
- מבסס מערכת in vivo סטנדרטית וניתנת לשחזור להערכת תוצאות של תיקון עצם.
- מאפשר הערכה כמותית של התיקון באמצעות מדדי קצה היסטולוגיים ודימותיים.
- תומך בפיתוח בדיקות למדידת התרומות של הפריאוסטום (periosteum) ושל מחית העצם לרגנרציה.
- מאפשר סריקה של תרכובות או ביולוגיים לאיתור פעילות פרו-רגנרטיבית בסביבה מבוקרת.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתואם עם מודלים רלוונטיים למחלה של פגיעה רחבה בשלד ותיקונו.
- מספק רצף משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני של אסטרטגיות לריפוי עצם.
- מאפשר קידום מותאם-סיכון של מועמדים שהוכח שהם בעלי יעילות in vivo.
- תומך בזיהוי סמנים ביולוגיים למחקרים תרגומיים ברגנרציה של עצם.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
מודל זה משתלב ברצף שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני לתיקון מערכת השלד והשרירים, ובכך מגשר בין מחקרים מכניסטיים מוקדמים לבין הערכה של מועמדים לתרגום קליני.
- ביולוגיה של תגליות: מקל על בדיקת השערות בנוגע לתפקידיהם של הפריאוסטם (קליפת העצם) ושל מחית העצם ברגנרציה של העצם.
- סריקה: מספקת נקודות קצה כמותיות הניתנות לשחזור להערכת תהליך התיקון.
- אנליטיקה: מאפשרת מדידה היסטולוגית ומבוססת דימות של ריפוי העצם והרכב הרקמה.
- מחקר תרגומי: מציע מערכת רלוונטית למחלה לצורך תיקוף פרה-קליני של אסטרטגיות רגנרטיביות.
- שימוש חוזר ארגוני: משמש כפלטפורמה רב-פעמית לחקירות מגוונות של תיקון עצם לאורך תוכניות מחקר שונות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי במנגנוני תיקון עצם ובתיקוף מטרות.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה של הערכת תיקון עצם in vivo באמצעות מתודולוגיה ניתנת להרחבה ונגישה.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת החלטות ה-go/no-go עבור נכסי רגנרציה של עצם על ידי אספקת נתונים פרה-קליניים חסונים.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף מותאם סיכון של מועמדים עם יעילות תיקון מוכחת.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות כירורגית במודלים של בעלי חיים קטנים וטיפול מדויק ברקמות.
- מצריך גישה לתשתית של היסטולוגיה, דימות ואנליזה כמותית.
- דורש סטנדרטיזציה של פרוטוקולים כירורגיים ואנליטיים בין צוותים שונים להבטחת שחזוריות.
- ניתן להתאמה למחקרים של מנגנוני תיקון התלויים בפריאוסטום (periosteum) ואלו שאינם תלויים בו.
- מוגבל למחקר פרה-קליני; אקסטרפולציה טרנסלציונלית דורשת תיקוף נוסף.
