Synergetische gebruik van neurale precursoren en Zelfgeassembleerde Peptiden in Experimentele Baarmoederhalskanker Spinal Cord Injury
February 23rd, 2015
De behandeling van cervicale spinale-koordletsel met zowel zelfassemblerende peptiden (SAP) en neurale voorlopercellen (NPC), samen met groeifactoren, is een veelbelovende aanpak om regeneratie en herstel te bevorderen. Een contusie/compressie aneurysma clip ratmodel van cervicale SCI en gecombineerde behandeling waarbij SAP injectie en NPC transplantatie is vastgesteld.
Het algemene doel van deze procedure is om een contusiecompressieklipmmodel van cervicale SCI bij ratten te introduceren, en een protocol voor gecombineerde behandeling met behulp van SAP-injectie en NPC-transplantatie. Eerst wordt een aneurysmaclip rond het ruggenmerg geplaatst en een minuut vastgehouden. Dit resulteert in een bilaterale contusiecompressieblessure.
Vervolgens worden SAP's geïnjecteerd op het epicentrum van de blessure. NPC's worden onmiddellijk na SAP-injectie geïnjecteerd. Een osmotische pomp met een subdurale katheter wordt geplaatst voor de duurzame levering van groeifactoren. Deze procedure resulteert in de levering van NPC's aan het beschadigde ruggenmerg.
De overleving en aanplant van NPC's wordt ondersteund door een combinatiebehandeling met SAP's en groeifactoren. De implicaties van deze techniek strekken zich uit naar een therapie voor traumatische ruggenmergletsels omdat het een klinisch relevant model biedt dat kan worden gebruikt om cel-gebaseerde COMBINATOR-therapieën die ruggenmergregeneratie bevorderen, te bestuderen. Het volgende experimentele protocol werd goedgekeurd door het Animal Care Committee van het University Health Network, Toronto Canada, en is in overeenstemming met de beleidslijnen die zijn vastgesteld in de gids voor de zorg en het gebruik van proefdieren die zijn opgesteld door de Canadian Council of Animal Care.
Alle chirurgische procedures moeten worden uitgevoerd onder steriele omstandigheden met behulp van steriele apparatuur en oplossingen, en volgens de richtlijnen van de instelling en de overheid. Voor deze procedure worden slechts ratten gebruikt met een gewicht van 250 tot 270 gram voordat de procedure wordt gestart. Geef de dieren twee dagen voor de dag van de procedure antibiotica in het drinkwater. Plaats de rat in een anesthesiekamer en induceer anesthesie met 5% ISO fluorine in één op één zuurstof en lachgas gedurende één minuut, verlaag de ISO fluorine vervolgens tot 1,8 tot 2,2%. Breng lambic-zalf aan op de ogen en bevestig chirurgische anesthesie door een pootprikkracht uit te voeren.
Plaats vervolgens de rat op een verwarmd kussen en bevestig de kop in een stereotactisch frame met een neuskoker. Na het scheren van de vacht rond de cervicale wervelkolom, desinfecteer de huid door te swabben met povidonjodium, gevolgd door 70% ethanol na het maken van een midline-incisie van de regio van de C twee cervicale wervels tot de prominente processis van het T twee thoracale wervellichaam. Gebruik chirurgische schaar om de buitenste laag van de wervelspieren direct op de middenlijn in cranio coddle-richting door te snijden, gebruik chirurgische schaar om de diepere spierlagen tot aan de processis, osis en laminaat te disseceren.
Plaats protractoren en houd ze vast. Open de spierlagen, oriënteer vervolgens de prominente processis posis van het T twee wervellichaam en identificeer de doelniveaus voor laminectomie. Gebruik vervolgens een nummer 15 scalpel om door het ligamentvlak te snijden om de lamini en de processis posis los te maken.
Vervolgens gebruikt u een bottang om door de lamini lateraal aan het ruggenmerg te snijden en verwijdert u voorzichtig de lamini zonder het ruggenmerg te comprimeren. Neem nu even de tijd om de opkomende zenuwwortels te identificeren om ze te besparen van het afknippen. Gebruik vervolgens een haak om de ventrale dura van de dorsale kant van de wervellichamen los te maken en maak een corridor voor de clip klaar.
Zorg ervoor dat de ringveer van de clip is ingesteld om de gewenste kracht te leveren. De clipkracht bepaalt de mate van trauma en compressie. Plaats de open clip rond het ruggenmerg en laat deze dichtsnappen om een contusieblessure te veroorzaken.
Clipkrachten van tussen 15 en 35 gram worden vaak gebruikt met een klemduur van één minuut nadat de ruggenmergblessure is uitgevoerd. Verwijder de clip en sluit de spieren in twee lagen, gevolgd door sluiting van de huid. Zodra de wond goed is gesloten, stopt u de anesthesie en observeert u de rat terwijl deze wakker wordt.
Nadat het dier voldoende bewustzijn heeft herwonnen om sternal, recumbent, plaats de rat in een schone kooi. Vanwege de ernst van dit type blessure is het absoluut noodzakelijk dat de volgende postoperatieve behandelingen worden gevolgd. Zorg ervoor dat u pijnstillers zoals buprenorfine en meloxicam gedurende drie tot vijf dagen toedient, afhankelijk van de symptomen.
Voorkom ook uitdroging door subcutaan te injecteren vijf tot 10 milliliters zoutoplossing twee keer per dag gedurende drie dagen, en blijf antibiotica in het drinkwater geven gedurende vijf dagen. Na de operatie. Knijp twee tot drie keer per dag in de urineblaas tot consistent herstel van de blaasfunctie duidelijk is, zelfs nadat de dieren hersteld lijken.
Zorg ervoor dat u de geopereerde dieren observeert op neurologische tekorten en fysiologische toestand. Injectie wordt uitgevoerd 14 dagen na ruggenmergletsels. Voordat u met de operatie begint, bereidt u de SAP's voor op een concentratie van 1% gewicht per volume in steriel water en vult u een 100 micrometer glazen capillair gevuld met een Hamilton-spuit.
Met de oplossing bevestigt u de Hamilton-spuit aan het stereotactisch frame. Na het verdoven, bevestigt u het hoofd van de rat in het stereotactisch frame en desinfecteert u de operatieplaats met povidonjodium en 70% alcohol. Zoals eerder, na het openen van de huid, dissecteert u voorzichtig het paar wervelspieren en plaatst u retractoren.
Gebruik een nummer 15 scalpel om het littekenweefsel van de duur te verwijderen en het letseloord te heropenen. Gebruik vervolgens de punt van een scherpe naald om de duur voorzichtig te openen. Ten slotte, stereotactisch, steekt u de glazen capillair tot een diepte van twee millimeter in het getraumatiseerde ruggenmerg en injecteert u de SAP's.
Laat na het injecteren van de SAP's de capillair één minuut op de injectieplaats blijven voordat deze wordt verwijderd om het weefsel uit te rekken om de geïnjecteerde oplossing te accommoderen. Herhaal vervolgens de injectie op de volgende plaats. Hier werden NPC's geïsoleerd uit de paraventriculaire zone van een volwassen DS-rode muis en gekweekt volgens
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Deze studie presenteert een methode voor de behandeling van cervicale ruggenmergletsel (SCI) met behulp van zelf-assemblerende peptiden (SAP) en neurale precursorcellen (NPC) in een rattenmodel. De gecombineerde behandeling is gericht op het verbeteren van regeneratie en herstel na een contusie/compressieletsel.
Belangrijke onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Regeneratieve Geneeskunde
- Ruggenmergletsel
Achtergrond
- Cervicale ruggenmergletsels kunnen leiden tot aanzienlijke motorische en sensorische tekorten.
- Zelf-assemblerende peptiden hebben potentieel in het bevorderen van neurale regeneratie.
- Neurale precursorcellen zijn cruciaal voor het repareren van beschadigd ruggenmergtissue.
- Het combineren van deze benaderingen kan herstelresultaten verbeteren.
Doel van het onderzoek
- Een rattenmodel van cervicale SCI etaleren met behulp van een contusie/compressiemethode.
- De werkzaamheid van gecombineerde SAP en NPC behandeling evalueren.
- De rol van groeifactoren in ruggenmergherstel onderzoeken.
Gebruikte methoden
- Plaatsing van een aneurysmaclip rond het ruggenmerg om letsel te induceren.
- Injectie van SAPs op het epicentrum van de verwonding.
- Onmiddellijke injectie van NPCs na SAP-toediening.
- Gebruik van een osmotische pomp voor langdurige afgifte van groeifactoren.
Belangrijkste resultaten
- De gecombineerde behandeling leverde NPC's effectief af op de gewonde plek.
- Verbeterde regeneratie en functioneel herstel werden waargenomen.
- Groeifactoren speelden een belangrijke rol bij het verbeteren van de behandelingseffectiviteit.
- Het model biedt een waardevolle platform voor verder onderzoek naar SCI-therapieën.
Conclusies
- Het combineren van SAPs en NPCs toont belofte voor de behandeling van cervicale SCI.
- Deze aanpak kan leiden tot verbeterde herstelstrategieën in klinische omgevingen.
- Verdere studies zijn nodig om behandelingsprotocollen te optimaliseren.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
This cervical spinal cord injury model provides a clinically relevant platform for evaluating combinatorial regenerative therapies, addressing a critical gap in preclinical SCI research where complete transection models poorly reflect human pathology. By integrating self-assembling peptides for cavity bridging and neural precursor cell transplantation with sustained growth factor delivery, the approach supports mechanistic de-risking of cell-based combinatorial strategies. The model enables target validation and predictive confidence assessment for therapies aimed at tissue regeneration and functional recovery in cervical SCI.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses regarding scaffold-mediated cell survival and integration in a clinically relevant injury context.
- Operational Value: Supports biological de-risking of neural precursor cell therapies by testing engraftment in an environment that mimics human cervical SCI secondary injury cascades.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates standardized, quantifiable lesion models suitable for assessing scaffold structural integrity and cell transplantation efficiency.
- Operational Value: Facilitates assay readiness for combinatorial therapies by defining precise injection protocols and growth factor delivery parameters.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Bridges discovery and preclinical validation by modeling the subacute phase of injury where regenerative interventions are most applicable.
- Operational Value: Supports risk-adjusted advancement decisions through measurable outcomes in tissue bridging, cell diffusion, and scaffold formation.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum, enabling hypothesis testing in early discovery, assay standardization in screening, and mechanistic de-risking in translational research before lead identification.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification and target validation by modeling secondary injury mechanisms and permissive environments for regeneration.
- Screening: Enables assay standardization through defined SAP and NPC injection coordinates, volumes, and timing relative to injury.
- Analytics: Provides quantitative readouts including scaffold nanofiber formation, cell diffusion patterns, and lesion cavity bridging for comparative condition analysis.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by modeling the therapeutic window for regenerative cell therapies post-acute injury.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for evaluating multiple regenerative combinatorial therapies beyond SAP-NPC pairs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in cell-scaffold interactions within injured spinal cord tissue.
- Operational Value: Promotes standardization and reproducibility through precise surgical, injection, and pump implantation protocols.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by enabling early assessment of biological feasibility and regenerative potential in a clinically aligned model.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization of regenerative candidates by providing data on engraftment, scaffold integration, and growth factor dependency.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent microsurgery, stereotaxic injection, and osmotic pump implantation.
- Dependent on specialized instrumentation including aneurysm clips with ring springs, Hamilton syringes, glass capillaries, and fluorescent/scanning electron microscopy for validation.
- Necessitates cross-team standardization between surgery, cell preparation, and peptide formulation teams to ensure protocol fidelity.
- Involves adaptation considerations when translating injection parameters across different rodent strains or injury severity models.
- Practical limitations include the technical complexity of dual-site injections and subdural catheter placement, which may affect throughput and inter-laboratory reproducibility.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:20
Induction of Cervical Clip Contusion
5:36
Injection of Self-assembling Peptides (SAPs)
7:03
Injection of Neural Precursor Cells (NPCs)
8:34
Implantation of Subdural Pumps for Growth Factor Application
10:39
Results: Successful Delivery of SAPs and NPCs and Scaffold Formation
11:27
Conclusion
