Name: Técnica cirúrgica para entrega da Medula Espinhal de Terapias: Demonstração de Processo em Göttingen porquinhos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-12-07T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 23 s
Description: Aprenda uma técnica cirúrgica para entrega de terapias na medula espinhal usando porquinhos Göttingen. Este método demonstra segurança e precisão no direcionamento de terapêuticas biológicas com aplicação clínica.

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Agradecemos a Divisão de Emory University of Animal equipe recursos para a assistência veterinária. Fontes de financiamento incluem: ALS Association, Departamento de Defesa, e Neuralstem, Inc.

1. Uso de Animais Procedimentos demonstrados aqui foram aprovados pelo Animal Care Institucional da Universidade Emory e Uso Comissão (IACUC). Minipigs Feminino Göttingen pesando aproximadamente 15-20 kg são utilizados. 2. Anestesia Os animais estão em jejum de aproximadamente 12 horas antes da cirurgia. Sedação e indução da anestesia de animais constituído por uma mistura de cetamina por via intramuscular (35 mg / kg), acepromazina (1,1 mg / kg) e atropina (0,04 mg / kg). Os animais são então intubados e mantidos com oxigénio e 1-3% de isoflurano anestesia geral. Neste ponto, a parte de trás da cabeça e de cada animal é raspada. Profundidade da anestesia é monitorada pelo pessoal veterinário. Ausência de reflexos interdigitais, da córnea e da pálpebra, bem como freqüência cardíaca e respiratória, oximetria de pulso, direta / indireta da pressão arterial, o fim-de maré medições de dióxido de carbono, e tônus ​​muscular / resposta a estímulos nocivos são usados ​​para monitorar a profundidade<html> da anestesia. 3. Posicionamento Os animais são levados para a sala de cirurgia e colocado em uma posição de bruços em um costume quadro projetado para imitar posicionamento do paciente na mesa cirúrgica Jackson espinhal. O quadro utiliza correias ajustáveis ​​que são colocados sob o peito e pélvis do animal, permitindo que o abdómen para pendurar livre e, portanto, minimizar a pressão no abdómen e no tórax e consequente sangramento venoso epidural (Figura 1). O quadro também fornece a imobilização externa da coluna para o procedimento 1. Além disso, os animais são colocados numa almofada de recirculação aquecida para manter a temperatura do corpo e uma veia marginal da orelha cateterizada para a administração do fluido e qualquer administração de fármaco necessária durante uma cirurgia. Finalmente, o campo cirúrgico está preparada com álcool e solução Chlorhexadine ou Betadine e campos cirúrgicos são colocados no campo cirúrgico. le &quot;&gt; Laminectomia 4. Uma incisão na pele aproximadamente 10-15 cm é feita e da musculatura paraespinhal é dissecado para fora da coluna vertebral bilateralmente. Em seguida, uma laminectomia dorsal de níveis múltiplos será realizada. Os processos da lâmina e espinhoso de três sobrejacente vértebras C3-C5 ou L2-L4 segmentos são removidos usando fórceps e uma broca cirúrgica. 5. Colocação do Derrick Spinal Chamamos Derrick Spinal o dispositivo concebido para a entrega do gene e (célula) terapias para o 2-5 da medula espinhal. Discussão detalhada sobre a concepção e evolução deste dispositivo pode ser encontrado no Riley et al., 2011. 4 Para fixar o dispositivo ao paciente, mensagens percutâneas são colocadas através de incisões na pele um centímetro acima e abaixo da incisão principal e montado com a lâmina acima e abaixo da incisão primária. Em seguida, dois afastadores integrados estão ligados ao four percutâneas mensagens acima e abaixo do local de incisão para expor a área da coluna vertebral que foi submetido a laminectomia. 6. Abertura da dura-máter Com o auxílio de uma ferramenta de Woodson dental e uma lâmina 11, a incisão de 2,5 cm é feita através da dura-máter, expondo a medula espinhal. A dura-máter é reflectida para longe da camada pial usando sutura 4-0 e Nurolon fixada à musculatura paraespinhal profundo. Patties cirúrgicos são colocados nos extremos rostral e caudal da abertura. Estes proporcionam uma barreira parcial para o fluxo de fluido cerebrospinal, e também proporcionar um alvo seguro para os cirurgiões para colocar ventosas sem danificar o fio. Nos seres humanos, sob a ampliação do microscópio cirúrgico, a superfície pial é dissecado a este ponto. Devido a limitações técnicas, este procedimento não é necessário ou viável em animais. 7. Spinal Cord Injeções e deslocamento lateral da torre Spinal para injeção adicionals Imediatamente antes da injecção, um bolus de metilprednisolona (125 mg, IV) é administrado para evitar inchaço da medula espinhal. Neste ponto, o sistema de trilho da plataforma está ligado e os trilhos laterais estão ajustadas para o comprimento apropriado. A gôndola é top-carregados nos 2 bares e a unidade Z é montado na junta universal. A seguir, a cânula carregado é colocado no microdrive. Usando a junta universal sobre a plataforma de microinjecção, os ângulos coronal e sagital são ajustadas para assegurar uma trajetória ortogonal à superfície das injecções espinais seguir a colocação da cânula. A agulha é posicionada em conformidade com a zona medial da raiz dorsal de entrada (DREZ). O DREZ é identificado com a ampliação de 3,5 X lupa cirúrgica e penetrou numa trajectória ortogonal à superfície do cabo num ponto &lt;1 mm medialmente. Nos seres humanos, uma MRI pré-operatória fornece uma linha de base de avaliação of espinal medula dimensões para o planejamento operacional. Além disso, a espessura da medula espinal é medido para determinar a profundidade alvo do corno ventral. A suspensão é administrada a uma profundidade de 4 mm do contacto pial. A flange feita de plástico Ultem serve como um batente na superfície pia para evitar que a agulha avança mais profundamente do que o desejado. Uma vez que a ponta da agulha está posicionado no alvo, a manga metálica rígida exterior é puxado para cima, deixando a tubagem flexível exposto. Uma vez que a injecção está terminada, a agulha é deixada no local durante um adicional de 1 min para prevenir o refluxo de células acima do trato de injecção de uma cânula. Cuidado é tomado para evitar a vasculatura superfície por ajustando levemente o microdrive ou lateralidade ou rostro-caudalmente. Alguns locais de hemorragia a partir de penetração pode ocorrer. Quando o sangramento como é encontrado, patties micro são colocadas sobre o local da punção sangramento e a sucção é aplicada a eles a pavio sangue para fora da cânula penetrção local e evitar o acúmulo na medula. Isto permite de forma confiável para que o sangue coagule. Cauterização é evitado como é a pressão direta. Após a remoção da agulha, o aparelho estereotáxico é deslocado para o local alvo ao lado ao longo do eixo rostro-caudal, separados por 2 ou 4 mm, ou conforme necessário, para evitar vasos sanguíneos visíveis sobre a superfície dorsal da medula espinhal. Este processo é repetido tantas vezes como proposto em um determinado estudo. 8. Cânula flutuante A cânula de infusão personalizado de diâmetro estreito é usado para administrar as injecções. A cânula é constituída por uma agulha de calibre 30 chanfrada de comprimento fixo ligado a uma tubagem de calibre 30 silastic flexível de comprimento variável. A extremidade distai é equipado com um luer lock Hamilton que está ligado a uma bomba de microinjector. O tubo de silastic proximal é ensheathed dentro de uma cânula de calibre 24 exterior rígida que assentos na extremidade proximal da flange da agulha de injecção. Este flange dois bancosa cânula exterior e serve como um batente de profundidade para a agulha de injecção. Para cada injecção, o volume apropriado da suspensão de terapêutica é administrada por um. Usando um pré-calibrado Minj-PD microinjector bomba (Tritech Research, Inc., Los Angeles, CA) a um caudal de 5 ul por minuto 9. Fecho Uma vez que todas as injecções foram feitas, a torre de perfuração vertebral é suavemente removido e as incisões são fechadas em quatro camadas. A dura-máter é fechado com um 4,0 Nurolon ponto, de uma forma estanque. 0 sutura Vicryl é usado para a camada mais profunda muscular. Fáscia é então fechada com sutura Vicryl 0 também de uma forma estanque. A camada dérmica é finalmente fechada com Vicryl 2,0, com um ponto de funcionamento. Fechamento da pele é concluída com fio de náilon 3-0. 10. Recuperação e Tratamento da Dor Os animais são extubados e monitorados para a recuperação da anestesia 2 horas seguintes. Em seguida, os animais são transferidos para c indivíduoidades e monitorizados pelo menos uma vez por dia para o consumo de alimentos, a defecação, micção e. Para a gestão da dor, um emplastro transdérmico de fentanilo (75 mcg) são grampeadas nas costas dos animais, durante três dias de pós-operatório, a analgesia. Além disso, a buprenorfina (0,05 mg / kg, BID, IM) também pode ser administrado durante um a três dias de pós-operatório. 11. Resultados e Resultados Representante As observações clínicas e comportamento são realizadas antes da cirurgia e depois gravados nos Dias 1 a 7 e semanalmente até ponto final de acordo com o desenho do estudo. Os dados comportamentais são coletadas para avaliar morbidade neurológica, como descrito anteriormente 6. Função sensorial é avaliada pela presença ou ausência de uma resposta de retirada do estímulo mecânico para os dedos dos membros anteriores e posteriores. Função motora segue o índice de Tarlov (Tabela 1): 0 - Paralisia, nenhum movimento; 1 - Tônus perceptível nas patas traseiras, m ligeiraovement; 2 - Movimento nas patas traseiras, mas incapaz de se sentar ou ficar; 3 - Capacidade de ficar de pé e andar, mas atáxica e por períodos curtos, 4 - A recuperação completa, a função motora normal. Segurança do processo é determinada pela capacidade de um animal para retornar à linha de base pré-cirúrgica. Déficits neurológicos transitórios deve principalmente resolver entre pós-operatórias dias 1 e 7, com algumas variações dependendo das raças animais e procedimento (número de injeções, entre outros parâmetros). Morbidade permanente é definida pela duração défices neurológicos que não se resolvem no momento em que os animais atingem ponto de extremidade padrão IACUC (Figura 2).

<ol><li>Usvald, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+dosing+regimen+and+reproducibility+of+intraspinal+grafting+of+human+spinal+stem+cells+in+immunosuppressed+minipigs%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Transplant%22%5BJournal%5D)">Analysis of dosing regimen and reproducibility of intraspinal grafting of human spinal stem cells in immunosuppressed minipigs.</a> Cell Transplant. 19, 1103-1122 (2010).</li>
<li>Riley, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+spinal+cord+therapeutics+delivery%3A+stabilized+platform+and+microelectrode+recording+guidance+validation%5BTitle%5D)+AND+%22Stereotact.+Funct.+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Targeted spinal cord therapeutics delivery: stabilized platform and microelectrode recording guidance validation.</a> Stereotact. Funct. Neurosurg. 86, 67-74 (2008).</li>
<li>Federici, T., Riley, J., Park, J., Bain, M., Boulis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preclinical+safety+validation+of+a+stabilized+viral+vector+direct+injection+approach+to+the+cervical+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Transl.+Sci%22%5BJournal%5D)">Preclinical safety validation of a stabilized viral vector direct injection approach to the cervical spinal cord.</a> Clin. Transl. Sci. 2, 165-167 (2009).</li>
<li>Riley, J. P., Raore, B., Taub, J. S., Federici, T., Boulis, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Platform+and+Cannula+Design+Improvements+for+Spinal+Cord+Therapeutics+Delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Platform and Cannula Design Improvements for Spinal Cord Therapeutics Delivery.</a> Neurosurgery. 69, 147-154 (2011).</li>
<li>Riley, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cervical+spinal+cord+therapeutics+delivery%3A+preclinical+safety+validation+of+a+stabilized+microinjection+platform%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Cervical spinal cord therapeutics delivery: preclinical safety validation of a stabilized microinjection platform.</a> Neurosurgery. 65, 754-761 (2009).</li>
<li>Raore, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cervical+multilevel+intraspinal+stem+cell+therapy%3A+assessment+of+surgical+risks+in+Gottingen+minipigs%5BTitle%5D)+AND+%22Spine%22%5BJournal%5D)">Cervical multilevel intraspinal stem cell therapy: assessment of surgical risks in Gottingen minipigs.</a> Spine. 36, 164-171 (2011).</li>
<li>Boulis, N. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Translational+stem+cell+therapy+for+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Translational stem cell therapy for amyotrophic lateral sclerosis.</a> Nat. Rev. Neurol. , (2011).</li>
<li>Riley, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intraspinal+Stem+Cell+Transplantation+in+ALS%3A+A+Phase+I+Safety+Trial%2C+Technical+Note+%26+Interim+Safety+Outcomes%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Intraspinal Stem Cell Transplantation in ALS: A Phase I Safety Trial, Technical Note & Interim Safety Outcomes.</a> Neurosurgery. 71 (2), 405-416 (2012).</li>
<li>Boulis, N. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lumbar+intraspinal+injection+of+neural+stem+cells+in+patients+with+ALS%3A+results+of+a+Phase+I+trial+in+12+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cells%22%5BJournal%5D)">Lumbar intraspinal injection of neural stem cells in patients with ALS: results of a Phase I trial in 12 patients.</a> Stem Cells. 30 (6), 1144-1151 (2012).</li>
</ol>

Dr. Boulis é o inventor de dispositivos que permitem a injecção segura e precisa da medula espinhal humana. Neuralstem, Inc. adquiriu uma licença exclusiva para essa tecnologia. Dr. Boulis recebeu partes um inventários de esta taxa, e tem os direitos sobre o pagamento de royalties para a distribuição desta tecnologia. Outros autores não têm nada a revelar.

Apesar da aprovação para prosseguir com a técnica descrita em humanos 7-9, questões críticas ainda precisam ser respondidas para que terapias da medula espinhal para o sucesso. A compreensão rigorosa de tolerância da medula espinhal para injeção intraparenquimatosa é necessária para permitir o planejamento ea execução de ensaios de desenvolvimento de terapias para desmielinizante, degenerativa e doença medular traumática. Actualmente, não existe uma compreensão clara do número de injecções que o cabo...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do equipamento </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentários (opcional) </td></tr><tr><td> Derrick espinhal </td><td> Neuralstem, Inc. </td><td></td><td> Neuralstem, Inc. adquiriu uma licença exclusiva a esta tecnologia </td></tr><tr><td> Minj-PD bomba microinjector </td><td> Tritech Research, Inc. </td><td></td><td> Customizado para esta aplicação específica </td></tr><tr><td> Cânula flutuante </td><td> Neuralstem, Inc. </td><td></td><td> Customizado para esta aplicação específica </td></tr></tbody></table>

técnica cirúrgica para entrega da medula espinhal de terapias: demonstração de processo em göttingen porquinhos

Surgical Technique for Spinal Cord Delivery of Therapies: Demonstration of Procedure in Gottingen Minipigs

Esta é a descrição compacta visual de uma combinação da técnica cirúrgica e um dispositivo para a entrega de gene (e celular) terapias para a medula espinhal. Embora a técnica é demonstrada no animal, o procedimento é aprovado pelo FDA e actualmente utilizados para o transplante de células-tronco em medula espinal de pacientes com ELA. Embora a FDA tenha reconhecido à prova de princípio, os dados sobre a eficácia terapêutica em modelos de roedores altamente caracterizados, o uso de animais de grande porte é considerado crítico para a validação da combinação de um procedimento cirúrgico, um dispositivo, e a segurança de uma terapia definitiva para uso humano . O tamanho, anatomia e vulnerabilidade geral da coluna vertebral e medula espinhal dos suínos são reconhecidos para melhor o modelo humano. Além disso, o processo cirúrgico e manipulação de expor a medula espinal, bem como o fechamento da ferida na gusa é virtualmente indistinguível do humano. Nós acreditamos que o modelo de porco saudável representa uma crítical primeiro passo do estudo de segurança processual.

<table border="1"><tbody><tr><td colspan="2"> Pontuação Tarlov </td></tr><tr><td> 0 </td><td> Paralisia, nenhum movimento </td></tr><tr><td> 1 </td><td> Tônus perceptível nos membros posteriores, o movimento ligeiro </td></tr><tr><td> 2 </td><td> Movimento nas patas traseiras, mas incapaz de se sentar ou ficar </td></tr><tr><td> 3 </td><td> Capacidade de ficar de pé e andar, mas atáxica e por curtos períodos </td></tr><tr><td> 4 </td><td> A recuperação completa...

Curta descrição visual da técnica cirúrgica e um dispositivo usado para a entrega de gene (e celular) terapias para a medula espinhal. A técnica é demonstrada no animal, mas é completamente traduzíveis e sendo utilizado para a aplicação em seres humanos.

Técnica cirúrgica para entrega da Medula Espinhal de Terapias: Demonstração de Processo em Göttingen porquinhos

Esta é uma descrição visual compacta de uma combinação de técnica cirúrgica e dispositivo para a entrega de terapias (gênicas e celulares) no canal espinal...

O objetivo geral deste procedimento é entregar com segurança e direcionar com precisão terapêuticas biológicas a locais intraparenquimatosos específicos de interesse dentro da medula espinhal. Isso é realizado primeiramente preparando o animal para a cirurgia. Em seguida, realiza-se a laminectomia e monta-se o suporte espinhal.Em seguida, a dura é aberta e são realizadas as injeções intraspinhais. Por fim, a musculatura, a fáscia e a pele da dura são fechadas. Em última análise, podem ser obtidos resultados que demonstram segurança e eficácia no direcionamento por meio da coleta de dados comportamentais e de direcionamento.A técnica retratada no presente manuscrito consiste no uso de uma plataforma estabilizadora, bem como de uma cânula flexível para a administração de um material biológico na medula espinhal. As vantagens desta abordagem são a possibilidade de administração precisa, substituindo as técnicas estereotáxicas convencionais, que são difíceis de aplicar na medula espinhal devido à sua mobilidade. Além da precisão, a técnica oferece uma margem de segurança, de modo que movimentos do paciente.Neste caso, um porco não apresenta lesão na medula espinhal devido à plataforma

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O uso de suínos domésticos e em miniatura na ciência tem aumentado significativamente nos últimos anos. Ao demonstrar como executar a intubação, cateterismo vesical transuretral, artéria femoral e cateterização da veia, bem como a perfusão transcardial, pretendemos aumentar ainda mais o valor de Göttingen minipigs na pesquisa biomédica.

Básico Técnicas Cirúrgicas na Minipig Göttingen: Intubação, cateterismo vesical, cateterização veia femoral e perfusão Transcardial

Fonte: Unger, M. D., et al., Laminotomia para acesso e injeção do gânglio da raiz dorsal lombar em suínos. J. Vis. Exp. (2017)Este vídeo demonstra um procedimento de laminotomia em um porco anestesiado para acessar o gânglio da raiz dorsal lombar para entrega neuroterapêutica direcionada usando entrega aprimorada por convecção.

Laminotomia para injeção direcionada no gânglio da raiz dorsal lombar em um modelo de porco

Este vídeo demonstra a implantação de uma matriz de eletrocorticografia suave e as gravações corticais de longo prazo em um minipig. Ele descreve as etapas envolvidas na implantação cirúrgica da matriz sobre o córtex auditivo do minipig e no registro dos potenciais de ação neuronal evocados por estímulos sonoros e de linha de base.

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