Een minimaal invasieve, snelle laterale hemisectietechniek van het ruggenmerg voor het modelleren van open ruggenmergletsels bij ratten
23 maart 2022
Hier beschrijven we een nieuwe, snelle techniek voor het modelleren van open ruggenmergletsel bij ratten die laminectomie elimineert. Laterale hemisectie wordt uitgevoerd terwijl u door een microscoop kijkt. De techniek is veelzijdig en kan ook worden gebruikt in de cervicale, thoracale en lumbale regio's van het ruggenmerg van andere dieren.
Dit protocol is belangrijk omdat ruggenmergletsels vandaag de dag nog steeds veel voorkomen en onderzoek nodig is om het begrip van deze letsels te vergroten en mogelijke therapieën te ontwikkelen. Deze techniek is nauwkeuriger en reproduceerbaarder dan compressie- en kneuzingsletsels en minder invasief dan letsels met volledige laminectomie. Het zou dus een betere optie kunnen zijn voor een simulatie van dwarslaesie dan eerder beschreven procedures.
Gebruik om te beginnen een scalpelmesje 20 om het operatiegebied te openen door een incisie van twee tot 2,5 centimeter lang door alle huidlagen langs de wervelkolom te plaatsen. Plaats deze incisie evenwijdig aan de wervelkolom met de L1-wervel als middelpunt en verleng deze ongeveer een centimeter in zowel de schedel- als de vertroetelrichting langs de wervelkolom. Mobiliseer de zijkanten van de wond door het bindweefsel rond de spieren door te snijden.
Plaats vervolgens twee parallelle incisies langs de wervelkolom en penetreer het periosteum. Plaats de incisies aan beide zijden direct naast de processus spinalis en overspan de afstand tussen de wervels thoracale 13 en L1. Ontleed de spieren die aan de wervels zijn bevestigd met de acht van een beademingsapparaat totdat alle ligamenten van de wervelkolom zichtbaar zijn.
Plaats een oprolmechanisme. Verwijder vervolgens de processus spinale van de 13e borstwervel en de eerste lendenwervel Gebruik een tandbottang om het hele operatiegebied te visualiseren. Gebruik indien nodig steriel gaas om het bloeden tijdens de procedure onder controle te houden.
Til voorzichtig de rest van de L1-spinale processen op, waarbij u de L1-wervelboog optilt. Verwijder het ligamentum flavum om toegang te krijgen tot het ruggenmerg. Breng de processus spinalis van de coddle verder omhoog, zodat u toegang krijgt tot de doorgesneden ruggengraat.
Kantel de processus troetgroefspinalis in de craniale richting om de pia mater te visualiseren. Kijk door de pia mater naar de achterste mediane ader, waarbij de middellijn van de wervelkolom zichtbaar is. Gebruik de ader als een directionele bissectrice en plaats een incisie met een microchirurgisch scalpel terwijl u de ader spaart.
Plaats de incisie onder de ader in het transversale vlak door de voorste achterste diameter van het ruggenmerg. Voer de hemisectie uit door het mes zijdelings weg van de middellijn te bewegen. Plaats de incisie om te voorkomen dat de voorste slagader van de wervelkolom wordt doorgesneden.
Zorg ervoor dat er geen overmatige druk wordt uitgeoefend op het wervellichaam bij het doorsnijden van het ruggenmerg om de voorste ruggenmergslagader aan de ventrale zijde van het ruggenmerg te sparen. Sluit de dura mater niet direct tijdens het sluiten van de wond. Hecht de spieren en processus spinale stevig vast en sluit indirect de kleine wond op de dura mater.
Sluit de dorsale bindweefsellaag af met hechtingen. Deze nieuwe minimaal invasieve methode voor dwarslaesie wordt veel sneller uitgevoerd dan de traditionele chirurgische benadering met behulp van laminectomie en vereist geen extra gespecialiseerde instrumentatie. Hematoxyline- en eosinekleuring werden gebruikt om de plaats van de verwonding te visualiseren.
Andere secties kunnen langs het ruggenmerg worden uitgevoerd en specifieke neurale letsels nabootsen. Regeneratie kan ook worden bestudeerd omdat elektroden of stamcellen met deze methode kunnen worden geplaatst. De meeste technieken die gebruik maken van open wondmodellen van ruggenmergletsel, waarbij hemisectie of transactie wordt uitgevoerd, kunnen met deze techniek worden vereenvoudigd en versneld.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een nieuwe en efficiënte techniek voor het modelleren van open ruggenmergletsel bij ratten, waarbij laminectomie overbodig wordt. De methode maakt visualisatie van laterale hemisectie via een microscoop mogelijk en is toepasbaar op diverse regio's van het ruggenmerg in meerdere diermodellen.
Belangrijkste Onderdelen van de Studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Ruggengraatletsel
- Chirurgische technieken in diermodellen
Achtergrond
- Dwarslaesies komen nog steeds vaak voor, waardoor onderzoek noodzakelijk is om therapieën te begrijpen en te ontwikkelen.
- Huidige technieken zijn vaak invasief en minder reproduceerbaar.
- Deze nieuwe methode biedt een minder invasief alternatief voor traditionele modellen.
- De techniek is eenvoudig aanpasbaar voor verschillende wervelregio's.
Doel van de studie
- Om een sneller en meer reproduceerbaar model van ruggenmergletsel te introduceren.
- Om de chirurgische nauwkeurigheid te verbeteren en de invasiviteit te minimaliseren in vergelijking met bestaande methoden.
- Om regeneratiestudies te vergemakkelijken door toegang te bieden voor elektroden of stamcellen.
Gebruikte methoden
- Deze studie maakte gebruik van een chirurgisch protocol bij ratten voor het modelleren van dwarslaesies.
- Het biologische model bestond uit een laterale hemisectie van het ruggenmerg.
- Er werd geen multi-omics workflow vermeld.
- De belangrijkste stappen omvatten nauwkeurige incisies en spiermobilisatie om het ruggenmerg bloot te leggen.
- De procedure is ontworpen om snel te zijn en vereist geen gespecialiseerde instrumenten.
Belangrijkste resultaten
- De nieuwe techniek bleek sneller en efficiënter te zijn dan traditionele laminectomie-benaderingen.
- Kleuring met hematoxyline en eosine maakte visualisatie van de letselplaats mogelijk.
- Andere secties van het ruggenmerg kunnen worden aangestuurd voor de simulatie van specifiek neuraal letsel.
- Deze methode maakt verdere exploratie van regeneratiemechanismen mogelijk.
Conclusies
- De studie introduceert een veelbelovend minimaal invasief model voor onderzoek naar ruggenmergletsel.
- Hoewel er geen multi-omics-analyse is toegepast, opent de methode de deur naar diverse toepassingen in regeneratieonderzoeken.
- Over het algemeen vergroot het het inzicht in ruggenmergletsels en potentiële therapeutische strategieën.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
Minimaal invasieve modellen voor dwarslaesies zijn essentieel voor translationele neurowetenschappen en preklinische therapeutische evaluatie. Deze snelle laterale hemisectietechniek vermindert procedurele variabiliteit en weefselschade, wat bijdraagt aan meer reproduceerbare en voorspellende diermodellen. De operationele efficiëntie en verminderde invasiviteit hebben een directe impact op vroege ontdekkingen en het mechanistisch reduceren van risico's in trajecten voor neuroregeneratie.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt nauwkeurige modellering van laceratie-achtige ruggenmergletsels mogelijk voor hypothesegedreven studies.
- Vermindert storende variabelen door secundaire weefselschade en botfragmenten tot een minimum te beperken.
- Verbetert de reproduceerbaarheid en nauwkeurigheid voor functionele doelwitvalidatie in neurotrauma-onderzoek.
- Ondersteunt mechanistische risicoreductie door gecontroleerde lokalisatie en omvang van het letsel mogelijk te maken.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Faciliteert de preparatie van gestandaardiseerde diermodellen voor downstream screening van regeneratieve of neuroprotectieve verbindingen.
- Maakt een consistente inductie van letsel mogelijk, wat kwantitatieve gedragsmatige en histologische read-outs ondersteunt.
- Verkort de proceduretijd, waardoor de doorvoer voor preklinische screeningstudies wordt verhoogd.
- Minimaliseert de belasting voor de dieren, in overeenstemming met ethische en operationele best practices.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Biedt een ziekterellevant systeem voor het evalueren van regeneratieve interventies, zoals de plaatsing van stamcellen of elektroden.
- Behoudt de integriteit van het wervelkanaal, wat de translationele continuïteit ondersteunt van ontdekking tot preklinische validatie.
- Maakt gerichte modellering van specifieke neurale letsels mogelijk, waardoor de voorspellende waarde voor therapeutische ontwikkeling wordt verhoogd.
- Maakt risicogecorrigeerde beslissingen over verdere voortgang mogelijk op basis van reproduceerbare resultaten van letsel.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze techniek is geïntegreerd in het vroege ontdekkings- en preklinische continuüm en slaat een brug tussen targetvalidatie, mechanistische studies en translationeel onderzoek in modellen voor dwarslaesies.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing en pathway-verduidelijking door gecontroleerde inductie van letsel mogelijk te maken.
- Screening: Biedt reproduceerbare modellen voor kwantitatieve beoordeling van kandidaat-therapieën.
- Analytica: Levert consistente histologische en gedragsmatige resultaten voor vergelijking tussen verschillende condities.
- Translationeel onderzoek: Sluit aan bij workflows voor regeneratieve geneeskunde door gerichte interventiestudies toe te staan.
- Bedrijfsbrede hergebruik: Biedt een breed aanpasbaar protocol voor diverse onderzoeksprogramma's naar neurotrauma.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij het modelleren van ruggenmergletsel.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie, reproduceerbaarheid en procedurele efficiëntie.
- Strategische waarde: Ondersteunt betere go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiëntie door het minimaliseren van verstorende letselvariabelen.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van neuroregeneratieve en neuroprotectieve kandidaten mogelijk.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist chirurgische expertise in microsurgische procedures aan de wervelkolom en in de omgang met dieren.
- Standaard chirurgische laboratoriuminstrumenten en toegang tot microscopie voor visuele controle zijn noodzakelijk.
- Vereist standaardisatie tussen teams voor de protocollen voor letselinductie en postoperatieve zorg.
- Aanpasbaar voor verschillende regio's van het ruggenmerg bij ratten, maar beperkt tot de intervertebrale ruimtes voor hemisectie.
- Een zorgvuldige techniek is essentieel om vaatletsel te voorkomen en de consistentie van het model te waarborgen.
