挫傷、脊髄損傷の新規な製造脊椎安定化法
January 5th, 2015
椎骨の安定化は、変動性を最小化するための、一貫性の実験的脊髄損傷を生成するために必要である。 NYU / MASCISインパクター装置と組み合わせてカスタマイズされた安定化装置を使用して、我々はここに、成体ラットにおける再現性のヘミ挫傷子宮頸部（C5）脊髄損傷を生成するための適切な機器および手順を示した。
この手順の全体的な目標は、複数の SCI デバイスで使用できる新しい脊椎スタビライザーを使用して、一貫性があり、正確で、再現性のある脊髄損傷を生成することです。これは、頸椎の周囲の組織を慎重に解剖し、出血を最小限に抑えるために注意を払って行うことによって達成されます。2番目のステップは、動物を安定化装置に入れ、鋸歯状の安定化アームを使用して椎骨を安定させることです。
次に、椎弓切除術を行い、脊髄の標的領域を露出させます。最後のステップは、U字型安定化装置をNYUの腫瘤、インパクターに取り付け、SCIを実行することです。今日は、ニューヨーク大学の脊髄インパクターを伴った独自の外科的安定化装置を使用して、一貫した再現性のある脊髄損傷を誘発する方法を示します。
当研究室では、脊髄損傷の発生や移植、マイクロインジェクション手術、画像診断にこの安定化装置を使用しています。この手順は、70%エタノールで手術面を洗浄することから始めます。手術部位にヒーティングパッドを置き、ヒーティングパッドをオンにします。
次に、滅菌ガーゼ綿棒とオートクレーブ手術器具を手術エリアに置きます。滅菌外科用ドレープで表面を覆った後、手術器具の手術間滅菌にはマイクロビーズ滅菌器を使用します。また、手術前および手術の合間に70%エタノールで安定剤を洗浄します。
次に、ラットにケタミンキシラジンを腹腔内注射して麻酔をかけ、つま先つま先つまみ刺激で麻酔の深さを確認します。次に、角膜の乾燥を防ぐために、動物の目に保護軟膏を塗布します。その後、ラットの背中を胸部中央部から頭まで剃ります。
次に、HEPAフィルターを装備した真空機を使用して毛皮を取り除きます。次に、剃った部分にベタジンを外科用スクラブとして塗布し、70%イソプロピルアルコールワイプでその部分をきれいにします。外科的処置の前に、ブプレノルフィン1キログラムあたり0.01〜0.05ミリグラムと1キログラムあたり5ミリグラムのカルプロフェンを皮下注射します。.
その後、ブプレノルフィンは8〜12時間ごとに投与し、手術後の最初の4〜7日間は1日1回カルプロフェンを投与する必要があります。メスの刃を使用して、頭の付け根から胸部中央部まで、皮膚に3〜4センチメートルの正中線切開を行います。次に、筋膜の正中線と、首下部の冬眠腺の前方にある皮下筋を特定します。
僧帽筋と正中線に沿って他の筋肉を切開して、出血を減らします。正中線で筋肉の下にある脂肪組織を見つけます。傍棘筋をだらしなく切ります。
その後、胸部Tの2つの棘突起のレベルに達するまで、小さな組織開創器を使用して筋肉層を分離します。次に、T2棘突起に接続されている筋肉を切り取り、この構造を解剖学的ランドマークとして利用します。次に、T 2棘突起の軟骨先端を切除して、頸椎の視認性を向上させます。
傍脊髄筋を棘突起から横方向に分離し、ラミネートしますが、出血を防ぐためにC3椎弓板を覆う筋肉を温存します。次に、脊柱の両側のファセットに向かって、ラミニの上の筋肉を横方向に切ります。脊椎ラミニが露出した後、動物をスタビライザーのU字型チャネルに置きます。
T 2ランドマークからT1、C7、C6、そして最後にC 5までの棘突起を数えて、C 5椎骨を見つけます。この手順では、スタビライザーの2つのステンレス鋼アームを、アームの鋸歯状のエッジをCの5〜6個の椎骨の側面の下に配置することにより、動物を吊り下げます。椎骨を所定の位置に固定して腕を固定した後、安定化装置を調整して、脊柱が水平になり、中央に配置されていることを確認します。
最後に、そこにあるスタビライザーのつまみネジを締めてアームをロックします。次に、脊椎突起とラミニの間の靭帯をC 4〜5およびC 5〜6で切断します。マイクロロンを使用してC 5ラミナのマージンを見つけるには、SCI用の右側のC 5でラミナの半分を切り取ります。
椎弓切除術後、スタビライザーを使用して動物を手術台から損傷装置に輸送します。動物をスタビライザーと一緒に、傷害装置に取り付けられているマウントに固定します。高倍率で横方向のマイクロマニピュレーターを使用して、プランジャーを脊髄ターゲットに正確に位置合わせします。
露出した背側脊髄表面にC 5およびC 6の背根エントリーゾーンを配置します。プランジャーを、特定された 2 つの DRE Z の中央、および脊髄の正中線と外側の端の中間に向けます。先端径2.5mmのNYUマスインパクター装置を使用して、落下高さ12.5mmで10gロッドでC 5 HEMI打撲傷を生じます。
脊髄の打撲傷で怪我を視覚的に確認し、NYUソフトウェアによって提供される怪我のパラメータを確認します。次に、筋肉と軟部組織を縫合し、外科用ステープルで皮膚切開部を閉じます。手術部位に抗菌軟膏を塗布し、水分補給のために動物に5.0ミリリットルの滅菌0.9%生理食塩水を皮下投与します。
その後、寝具の上に湿った餌を用意し、ケージの床に手が届きやすいように長い注ぎ口のついた水筒を敷いて、動物を熱管理された環境に置きます。動物を自宅のケージに戻す前に、適切な回復を確保するためのケアを提供してください。この図は、衝撃、ロッド速度、初期高さ、および開始時間の誤差率のデータ測定による非常に良好な衝撃の読み出しを示しており、すべての値は許容誤差のウィンドウ内に十分に収まっています。
逆に、このパネルは、脊柱の不適切な安定化によって引き起こされる不適切な衝撃と、インパクターロッドの脊髄表面へのゼロ調整中のエラーによって生成されたデータを示しています。インパクターロッドの高さを設定する前に、この安定化装置は脊髄を固定します。しかし、このデバイスの大きな利点は、安定化した動物を手術台から移植マイクロインジェクションステーション、インパクトデバイスまたはイメージングステーションに輸送するための機動性を提供することです。
外側の椎骨プロセスの安定化は、関心のある特定の椎骨の安定化を可能にし、これによりより再現性の高い脊髄損傷が可能になります 一貫性と再現性は、脊髄損傷の実験モデルにとって重要な要素であり、変動性を最小限に抑え、治療効果の明確化を最適化します。これらはすべて、臨床翻訳への応用と脊髄損傷の治療法を見つけるために重要です。
概要
この記事では、新しい椎骨安定装置を使用して成体ラットで一貫性のある再現可能な脊髄損傷を生成する方法を紹介します。この手順は、NYU/MASCISインパクター装置と合わせてカスタマイズされた安定装置を使用することで、実験的な脊髄損傷の変動を最小限に抑えることを目指しています。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 脊髄損傷研究
- 実験技術
背景
- 脊髄損傷（SCI）は再現性のために正確な方法論を必要とします。
- 損傷の変動は一貫性のない実験結果につながる可能性があります。
- 安定装置の使用はSCIモデルの精度を高めることができます。
- 以前の方法では信頼できる結果を得るために必要な一貫性が不足していました。
研究の目的
- 半挫滅性頸部脊髄損傷を生成するための信頼できる技術を開発すること。
- 新しい椎骨安定装置の有効性を実証すること。
- 脊髄損傷実験における再現性を確保すること。
使用された方法
- 頸椎周辺の組織の解剖。
- ラットの安定装置への配置。
- 脊髄を露出するための椎板切除の実施。
- 損傷を生成するためのNYU/MASCISインパクター装置の使用。
主な結果
- 一貫性のある再現可能な脊髄損傷が達成されました。
- 安定装置は効果的に変動を最小限に抑えました。
- 損傷の視覚的検証が方法の成功を確認しました。
- データ測定はインパクトに対して許容可能な誤差範囲を示しました。
結論
- 新しい安定装置はSCIモデルの再現性を向上させます。
- この方法は様々な脊髄損傷研究の文脈に適用できます。
- 将来の研究は、さらなる進歩のためにこの技術の上に構築することができます。
よくある質問
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.
