Oyalama Osteogenesis fonksiyonel rejenere uyluk için önde gelen bir fare modeli için verimli ve tekrarlanabilir bir protokol
23 Ekim 2017
Bu çalışmada yeni geliştirilen eksternal fiksatör oyalama osteogenesis için femoral köstebeğiyle model hangi izni eksternal fiksatör çıkarıldıktan sonra hayvan tarafından ağırlık taşıyan fizyolojik bir tekrarlanabilir ve detaylı iletişim kuralını kullanarak açıklar.
Bu protokolün genel amacı, fonksiyonel kemik rejenerasyonunu değerlendirmek için bir sıçan modelinde femoral distraksiyon osteogenezini tekrarlanabilir ve verimli bir şekilde indüklemektir. Bu yöntem, osteogenez tıbbı alanında konsolidasyon süresinin belirlenmesi ve kısaltılması veya kemik onarım mekanizmasının tanımlanması ile ilgili temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, eksternal fiksatörü kimin yaptığı ve ameliyatı kimin yaptığı konusunda rehberlik etmek, optimal kemik rejenerasyonu için stabil bir ortam sağlamak için hayati önem taşır.
Bu tekniğin etkileri, kemik tümörü eksizyon ameliyatından sonra ortaya çıkan tüm terapötik üst ve alt ekstremite uzatmalarına veya kemik defektine kadar uzanır. Prosedürün gösterimi, laboratuvarımdan bir eczacılık öğretim görevlisi olan Edouard Lamy tarafından yapıldı. Anestezi uygulanmış 12 haftalık bir erkek Sprague Dawley sıçanını sol lateral pozisyona yerleştirerek ve sağ arka bacaktan kılları alarak başlayın.
Göz merhemi uyguladıktan sonra, cerrahi bölgeyi Povidon-iyot çözeltisi ile dezenfekte edin ve hayvanı sırtüstü pozisyona getirin. Eksternal fiksatör mediolateral eksen boyunca konumlandırılmışken, sagital düzlemin medial çizgisi boyunca dizde bir nokta ve kalçada ikinci bir nokta yapmak için bir işaretleyici kullanın. İki noktayı birleştirin ve çizgi boyunca bir cilt kesisi yapmak için bir neşter kullanın, femur tamamen açığa çıkana kadar pazı femoris ve vastus lateralis arasında kesin.
Periosteumu kaldırın ve yumuşak dokuyu kemikten ayırmak için bir rougine kullanın. Pimleri eksternal fiksatörün en proksimal ve distal deliklerine yerleştirin. Her iki pim de sabitlenebiliyorsa, kasları açmak için iki Senn ekartörü kullanın ve proksimal ve distal deliklerden başlayarak ve ortadaki iki delikle bitirerek uyluk kemiğinin ortasındaki bir delme kılavuzunun kelepçesini sıkın, dört kılavuz delik oluşturmak için kemikten metal bir 0,6 milimetre matkap ucu geçirin.
0,8 milimetre yarım dişli bir pim kullanarak, uyluk kemiğine dik kalmasına dikkat ederek dört ön deliği büyütmek için pimi ileri geri hareket ettirin. Pimleri implante etmek için, her 1 milimetrelik yarım dişli pimin başını kavramak için bir iğne tutucu kullanın ve kılavuz deliklerini büyütmek için pimleri ayrı ayrı batırın. Pimlerin 1 milimetreden fazla çıkıntı yapmadan her iki kortekse de nüfuz ettiğini doğrulamak için bir Senn ekartörü kullanın.
Pimler yerindeyken, harici fiksatörü yarım dişli pimlere bağlayın, kolay dikiş ve iyi sertlik sağlamak için ofsetin yaklaşık 6 milimetre olduğundan emin olun. Ardından, harici fiksatör pimlere kilitlenecek şekilde dört kilitleme vidasını sabitleyin. Bir Piezotome kullanarak, iki merkezi pim arasında bir osteotomi yapın.
Daha sonra yarayı kapatmak için bir Mayo-Hegar İğne Tutucu, emilebilir bir 5-0 dikiş ipliği ve sürekli bir dikiş kullanın. Ameliyattan hemen sonra, pimlerin derinliğini ve osteotomize ekstremitelerin uzun eksen boyunca hizalanmasını kontrol etmek için hayvanın röntgenini çekin. Ardından, farenin izleme ile tamamen iyileşmesine izin verin.
Bir hafta sonra, pimlerin konumunu ve kemik segmentlerinin hizalamasını yeniden kontrol etmek için uzuvun röntgenini çekin. Dikkat dağıtmayı gerçekleştirmek için, kare somunu 12 gün boyunca her 10 saatte bir saat yönünde yarım tur manuel olarak çevirin. Pimlerin konumunu ve kemik segmentlerinin hizalanmasını izlemek için dikkat dağıtma işleminin yarısında ve sonunda uzuvun röntgenini çekin.
Dikkat dağınıklığının sonunda, uzuvları haftada bir röntgenleyin ve 64. günde eksternal fiksatörü çıkarın. 66. günde, kalçanın üstünden dizin önüne kadar ameliyat izinden bir cilt kesisi yapmak için bir neşter kullanın. Femur tamamen açığa çıkana kadar pazı femoris ve vastus lateralis arasında kesin ve kasın kemikten mümkün olduğunca bağlantısını kesin.
Dizin tüm bağlarını kesin, eklemleri sökün ve kalçanın eklem kapsülünü kesin. Tüm yumuşak dokuyu çıkarmak için bir neşter kullanarak, pimleri çıkarmadan kemiği iyice temizleyin. Kontralateral uyluk kemiği temizlendiğinde, her iki uyluk kemiğini de röntgenleyin.
Mikro bilgisayarlı tomografi tarama analizi için pimleri çıkarın ve femurları eksi 20 santigrat derecede saklayın. Bu temsili deneyde, ameliyattan hemen sonra konsolidasyonun sonuna kadar röntgen görüntülemesi, femur pimleri içindeki yarım dişli pimlerin prosedür boyunca paralel kaldığını, iyi korunduğunu ve gevşetilmediğini ortaya çıkardı, bu da stabil bir ankrajın göstergesidir. Ayrıca, osteotomize ekstremiteler, distraksiyon osteogenezi süreci sırasında kemiğin uzunlamasına ekseni boyunca açıkça iyi hizalanmıştı.
Gecikme süresinin sonunda, osteotomize ekstremitelerin yakınında kalsifiye alan görülmedi. Dikkat dağıtma döneminin sonunda, önceden var olan kortekslere yakın birkaç kalsifiye alan görüldü. Konsolidasyondan 28 gün sonra, osteotomize ekstremiteler arasındaki boşluğun kalsifiye olmayan bölgesi daha küçüktü ve pimlerle boşluk seviyesinin yakınında periosteal bir kallus gözlenebildi.
47 günlük konsolidasyondan sonra, yenilenen kallus tamamen köprülendi. Eksternal fiksatörün çıkarılmasından ve iki günlük fizyolojik ağırlık taşımadan sonra, hayvanlar fizyolojik bir yürüyüş sergiledi ve herhangi bir kırık belirtisi gözlenmedi. Rejenere edici kallusun seri longitudinal kesitlerinin 3D mikro bilgisayarlı tomografi analizi, kalsifiye köprülemenin her zaman mevcut olduğunu ve rejenere edici kallusun çevresinde sürekli bir dış kortikal gözlendiğini gösterdi.
49 günlük konsolidasyondan sonra, rejenere kallusun merkezinde daha az mineralize bir bölgenin persistine rağmen kırık gözlenmedi. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu cerrahi teknik uygun şekilde uygulanırsa 45 dakikada tamamlanabilir. Bu prosedürü denerken, ameliyat sırasında steril bir ortam sağlamayı ve ameliyattan sonra hayvanı kapsamlı bir şekilde izlemeyi unutmamak önemlidir.
Bu teknik, geliştirildikten sonra, tıp alanındaki araştırmacıların, özellikle klinik uygulamada konsolidasyon süresini kısaltmak için distraksiyon osteogenezisi tekniğini geliştirmesinin önünü açmıştır. Bu prosedürü takiben, kemiğin konsolidasyonu iyileştirilebilir mi, gibi ek soruları yanıtlamak için büyüme faktörleri veya yapı malzemeleri eklemek gibi diğer yöntemler de gerçekleştirilebilir. Bu videoyu izledikten sonra, pimler arasında paralelliği sağlamak için bu teknikleri kılavuz olarak kullanarak bir sıçan modelinde femur uzatmanın nasıl yapıldığını iyi anlamış olmalısınız.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, femurlu sıçan modelinde yeni geliştirilen bir dış sabitleyici kullanılarak distraksiyon osteojenez (DO) için detaylı bir protokol sunmaktadır. Bu yöntem, sabitleyici çıkarıldıktan sonra fizyolojik ağırlık taşımayı mümkün kılarak, fonksiyonel kemik rejenerasyonunun değerlendirilmesini kolaylaştırmaktadır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Kemik rejenerasyonu
- Distraction osteojenez
- Hayvan modelleri
Arka Plan
- Distraction osteojenez, iskelet deformitelerini yeniden yapılandırmak için kullanılan bir cerrahi işlemdir.
- Teknik, yeni kemik oluşumunu teşvik etmek için kemik segmentlerinin kademeli olarak uzatılmasını içerir.
- Kemik onarımının mekanizmalarını anlamak, klinik sonuçları iyileştirmek için kritik öneme sahiptir.
- Bu çalışma, bu mekanizmaları etkili bir şekilde araştırmak için bir sıçan modeli kullanmaktadır.
Çalışmanın Amacı
- Femoral distraksiyon osteojenezini indüklemeye yönelik tekrarlanabilir bir protokol oluşturmak.
- Kontrollü bir ortamda kemik rejenerasyonunun fonksiyonel yönlerini değerlendirmek.
- Konsolidasyon süreci ve kemik onarımının mekanizmaları hakkında bilgiler sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- DO için yeni geliştirilen bir dış sabitleyicinin kullanılması.
- 12 haftalık erkek Sprague Dawley sıçan modelinin kullanılması.
- Bir eczane öğretim üyesi tarafından prosedürün gösterimi.
- Operasyon sonrası ağırlık taşıma kabiliyetlerinin değerlendirilmesi.
Ana Sonuçlar
- Protokol, distraksiyon osteojenezin etkili indüksiyonuna izin vermektedir.
- Dış sabitleyici çıkarıldıktan sonra fizyolojik ağırlık taşıma başarılı şekilde sağlanmaktadır.
- Optimal kemik rejenerasyonu için stabil bir ortam sağlanmıştır.
- Uzuv uzatması ve kemik defekti onarımı için potansiyel etkiler.
Sonuçlar
- Bu teknik, kemik rejenerasyonunu incelemek için değerli bir araçtır.
- Osteojenez tıbbında ilerlemelere yol açabilir.
- Dahası, bu yöntemin klinik ortamlardaki uygulamaları hakkında daha fazla araştırma yapılabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
This protocol establishes a reproducible model for functional bone regeneration in rats, enabling preclinical evaluation of bone healing mechanisms and therapeutic interventions. By achieving physiological weight-bearing post-fixator removal, it provides a physiologically relevant system for assessing bone quality and structural integrity. The method supports target validation in osteoanabolic pathways and mechanistic de-risking of bone repair strategies prior to translational investment.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in bone regeneration by providing a controlled in vivo model to assess callus formation and cortical bridging.
- Operational Value: Offers standardized surgical and distraction parameters that reduce variability in preclinical bone healing studies.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative endpoints such as micro-CT-derived bone volume, mineral density, and cortical continuity for assay readouts.
- Operational Value: Supports development of reproducible imaging and biomechanical assays to evaluate compound effects on bone regeneration.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models clinically relevant distraction osteogenesis for studying consolidation period shortening and bone defect repair.
- Operational Value: Provides a preclinical platform to test growth factors, biomaterials, or mechanical stimuli in a weight-bearing competent system.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for bone anabolic agents and regenerative therapies.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on molecular pathways involved in osteoblast activation and angiogenesis during distraction.
- Screening: Enables standardized preparation of bone regeneration models for high-fidelity compound screening.
- Analytics: Delivers quantitative micro-CT and biomechanical outputs that support cross-condition comparison and dose-response modeling.
- Translational Research: Aligns with clinical distraction osteogenesis applications, supporting preclinical continuity for limb lengthening and bone defect repair strategies.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical and postoperative workflow for multi-program evaluation of bone-healing therapeutics.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence in bone regeneration outcomes through reproducible functional regeneration and weight-bearing capacity.
- Operational Value: Delivers a standardized, rigid external fixator system that improves surgical reproducibility across sites and operators.
- Strategic Value: Reduces late-stage attrition by enabling early functional assessment of bone quality in preclinical models.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted go/no-go decisions for osteoanabolic programs based on structural and functional bone endpoints.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent orthopedic surgery, microsuturing, and external fixator application.
- Depends on access to precision drilling tools, half-threaded pins, and imaging equipment for pin alignment verification.
- Necessitates standardized postoperative monitoring and distraction scheduling to ensure consistent regeneration outcomes.
- Involves adaptation considerations when translating pin placement and distraction rates to other skeletal sites or species.
- Limited by the need for aseptic technique and prolonged postoperative care to prevent fixation failure or infection.
