Name: synergetic use of neural precursor cells and self-assembling peptides in experimental cervical spinal cord injury
Uploaded: 2015-02-23T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synergetic Use of Neural Precursor Cells and Self-assembling Peptides in Experimental Cervical Spinal Cord Injury at JoVE.com

Vorremmo riconoscere il sostegno finanziario per questo lavoro dal Canadian Institutes of Health Research (CIHR), Family Foundation Krembil, il Halbert cattedra di riparazione Neural and Regeneration, Phillip e Peggy DeZwirek, e Gordon Yao per il contributo alla Figura 2 . Klaus Zweckberger è stato finanziato da una sovvenzione della &quot;Deutsche Forschungsgesellschaft&quot; (DFG).

NOTA: La seguente protocollo sperimentale è stato approvato dal comitato cura degli animali della University Health Network (Toronto, Canada), ed è in conformità con le politiche stabilite nella guida per la cura e l&#39;uso di animali da esperimento preparata dal Consiglio canadese della cura degli animali . 1. cervicale Contusione Aneurysm Clip / compressione Modello <ol><li> Prima di strumenti autoclave chirurgia e mantenere condizioni di sterilità durante tutta la procedura surgcia...

<ol>
	<li>Sekhon, L. H., Fehlings, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology,+demographics,+and+pathophysiology+of+acute+spinal+cord+injury.">Epidemiology, demographics, and pathophysiology of acute spinal cord injury.</a> Spine (Phila Pa 1976). 26, S2-S12 (2001).</li><li>Fehlings, M. G., Tator, C. H., Linden, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationships+among+the+severity+of+spinal+cord+injury,+motor+and+somatosensory+evoked+potentials+and+spinal+cord+blood+flow).">The relationships among the severity of spinal cord injury, motor and somatosensory evoked potentials and spinal cord blood flow).</a> Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 74, 241-259 (1989).</li><li>Thuret, S., Moon, L. D., Gage, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+interventions+after+spinal+cord+injury.">Therapeutic interventions after spinal cord injury.</a> Nat Rev Neurosci. 7, 628-643 (2006).</li><li>Iwasaki, M., Wilcox, J. T., Nishimura, Y., Zweckberger, K., Suzuki, H., Wang, J., Liu, Y., Karadimas, S. K., Fehlings, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synergistic+effects+of+self-assembling+peptide+and+neural+stem/progenitor+cells+to+promote+tissue+repair+and+forelimb+functional+recovery+in+cervical+spinal+cord+injury.">Synergistic effects of self-assembling peptide and neural stem/progenitor cells to promote tissue repair and forelimb functional recovery in cervical spinal cord injury.</a> Biomaterials. 35, 2617-2629 (2014).</li><li>Holmes, T. C., de Lacalle, S., Su, X., Liu, G., Rich, A., Zhang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extensive+neurite+outgrowth+and+active+synapse+formation+on+self-assembling+peptide+scaffolds.">Extensive neurite outgrowth and active synapse formation on self-assembling peptide scaffolds.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 97, 6728-6733 (2000).</li><li>Dong, H., Paramonov, S. E., Aulisa, L., Bakota, E. L., Hartgerink, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+multidomain+peptides:+balancing+molecular+frustration+controls+conformation+and+nanostructure.">Self-assembly of multidomain peptides: balancing molecular frustration controls conformation and nanostructure.</a> J Am Chem Soc. 129, 12468-12472 (2007).</li><li>Rivlin, A. S., Tator, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+duration+of+acute+spinal+cord+compression+in+a+new+acute+cord+injury+model+in+the+rat.">Effect of duration of acute spinal cord compression in a new acute cord injury model in the rat.</a> Surg Neurol. 10, 38-43 (1978).</li><li>Poon, P. C., Gupta, D., Shoichet, M. S., Tator, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clip+compression+model+is+useful+for+thoracic+spinal+cord+injuries:+histologic+and+functional+correlates.">Clip compression model is useful for thoracic spinal cord injuries: histologic and functional correlates.</a> Spine (Phila Pa 1976). 32, 2853-2859 (2007).</li><li>Fehlings, M. G., Tator, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationships+among+the+severity+of+spinal+cord+injury,+residual+neurological+function,+axon+counts,+and+counts+of+retrogradely+labeled+neurons+after+experimental+spinal+cord+injury.">The relationships among the severity of spinal cord injury, residual neurological function, axon counts, and counts of retrogradely labeled neurons after experimental spinal cord injury.</a> Exp Neurol. 132, 220-228 (1995).</li><li>Joshi, M., Fehlings, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+characterization+of+a+novel,+graded+model+of+clip+compressive+spinal+cord+injury+in+the+mouse:+Part+2.+Quantitative+neuroanatomical+assessment+and+analysis+of+the+relationships+between+axonal+tracts,+residual+tissue,+and+locomotor+recovery.">Development and characterization of a novel, graded model of clip compressive spinal cord injury in the mouse: Part 2. Quantitative neuroanatomical assessment and analysis of the relationships between axonal tracts, residual tissue, and locomotor recovery.</a> J Neurotrauma. 19, 191-203 (2002).</li><li>Joshi, M., Fehlings, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+characterization+of+a+novel,+graded+model+of+clip+compressive+spinal+cord+injury+in+the+mouse:+Part+1.+Clip+design,+behavioral+outcomes,+and+histopathology.">Development and characterization of a novel, graded model of clip compressive spinal cord injury in the mouse: Part 1. Clip design, behavioral outcomes, and histopathology.</a> J Neurotrauma. 19, 175-190 (2002).</li><li>Cigognini, D., Satta, A., Colleoni, B., Silva, D., Doneg&#224;, M., Antonini, S., Gelain, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+early+and+late+effects+into+the+acute+spinal+cord+injury+of+an+injectable+functionalized+self-assembling+scaffolds.">Evaluation of early and late effects into the acute spinal cord injury of an injectable functionalized self-assembling scaffolds.</a> PLoS One. 6 (5), e19782 (2011).</li><li>Hou, T., Wu, T., Wang, L., Liu, Y., Li, M., Long, Z., Chen, H., Li, Y., Wang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+prostheses+fabricated+with+motor+neurons+seeded+in+self-assembling+peptides+promotes+partial+functional+recovery+afters+spinal+cord+injury+in+rats.">Cellular prostheses fabricated with motor neurons seeded in self-assembling peptides promotes partial functional recovery afters spinal cord injury in rats.</a> Tissue eng Part A. 18 (9-10), (2012).</li><li>Gelain, F., Cigognini, D., Caprini, A., Silva, D., Colleoni, B., Doneg&#224;, M., Antonini, S., Cohen, B. E., Vescovi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+bioactive+motifs+and+their+use+in+functionalized+self-assembling+peptides+for+NPC+differentiation+and+neural+tissue+engineering.">New bioactive motifs and their use in functionalized self-assembling peptides for NPC differentiation and neural tissue engineering.</a> Nanoscale. 4 (9), 2946-2957 (2012).</li><li>Liu, Y., Ye, H., Satkunendrarajah, K., Yao, G. S., Bayon, Y., Fehlings, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+self-assembling+peptide+reduces+glial+scarring,+attenuates+post-traumatic+inflammation+and+promotes+neurological+recovery+following+spinal+cord+injury.">A self-assembling peptide reduces glial scarring, attenuates post-traumatic inflammation and promotes neurological recovery following spinal cord injury.</a> Acta Biomater. 9, 8075-8088 (2013).</li><li>Rosner, J., Avalos, P., Axosta, F., Liu, J., Drazin, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+potential+for+cell+therapy+combined+with+growth+factors+in+spinal+cord+injury.">The potential for cell therapy combined with growth factors in spinal cord injury.</a> Stem Cell Int. , 826754 (2012).</li><li>Lu, P., Wang, Y., Graham, L., McHale, K., Gao, M., Wu, D., Brock, J., Blesch, A., Rosenzweig, E. S., Havton, L. A., Zheng, B., Conner, J. M., Marsala, M., Tuszynsky, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long+distance+growth+and+connectivity+of+neural+stem+cells+after+severe+spinal+cord+injury.">Long distance growth and connectivity of neural stem cells after severe spinal cord injury.</a> Cell. 150, 1265-1273 (2012).</li><li>Karimi-Abdolrezaee, S., Schut, D., Wang, J., Fehlings, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chondrioitinase+and+grwoth+factors+enhance+activation+and+oligodendrocyte+differentiation+of+endogenous+neural+precursor+cells+after+spinal+cord+injury.">Chondrioitinase and grwoth factors enhance activation and oligodendrocyte differentiation of endogenous neural precursor cells after spinal cord injury.</a> PLoS One. 7 (5), e37589 (2012).</li><li>Awad, B. I., Carmody, M. A., Steinmetz, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+role+of+growth+factors+in+the+management+of+spinal+cord+injury.">Potential role of growth factors in the management of spinal cord injury.</a> World Neurosurg. (13), 1875-8750 (2013).</li><li>Kojima, A., Tator, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrathecal+administration+of+epidermal+growth+factor+and+fibroblast+growth+factor+2+promotes+ependymal+proliferation+and+functional+recovery+after+spinal+cord+injury+in+adult+rats.">Intrathecal administration of epidermal growth factor and fibroblast growth factor 2 promotes ependymal proliferation and functional recovery after spinal cord injury in adult rats.</a> J Neurotrauma. 19 (2), 223-238 (2002).</li><li>Karimi-Abdolrezaee, S., Eftekharpour, E., Wang, J., Cindi, M. M., Fehlings, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delayed+trasplantation+of+adult+neural+presursor+cells+promotes+remyelination+and+functional+neurological+recovery+after+spinal+cord+injury.">Delayed trasplantation of adult neural presursor cells promotes remyelination and functional neurological recovery after spinal cord injury.</a> J Neurosci. 26 (13), 3377-3389 (2006).</li><li>Burdick, J. A., Ward, M., Liang, E., Young, M. J., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulation+of+neurite+outgrowth+by+neurotrophins+delivered+from+degradable+hydrogels.">Stimulation of neurite outgrowth by neurotrophins delivered from degradable hydrogels.</a> Biomaterials. 27, 452-459 (2006).</li></ol>

Questo protocollo è stato sviluppato per consentire al lettore di eseguire un modello di lesione cervicale nei ratti e di utilizzare un approccio di trattamento combinato con SAP e NPC favore di un migliore recupero dopo cervicale SCI. Soprattutto in confronto ad altri modelli traumi cervicali, come il (emi) -transection modello o modelli di peso goccia e concussione, il modello / compressione clip di contusione rappresenta sia principali meccanismi fisiopatologici traumi - contusione e per...

Più del 50% delle lesioni del midollo spinale sono legati alla colonna cervicale. Nella clinica impostazione due principali meccanismi patofisiologici sono descritti: il primo contusione del midollo spinale e successivamente, la compressione continua causata da fratture ossee, emorragie o gonfiore tessuto. Le clip da aneurisma contusione modello / compressione imita entrambi i meccanismi fisiopatologici: scattare la clip produce una contusione e la durata del ritaglio rappresenta la componente di compressione, ammettendo che la compressione in ambito clinico causate da fratture ossee, emorragie o gonfiore dei tessuti ultima più significativa più a lungo. La clip da aneurisma utilizzato viene modificato da una molla ad anello che garantisce esatte e riproducibili forza clipping. Soprattutto in confronto al emi-resezione o il modello contusione, questa clip aneurisma modello imita migliori ambienti clinici. Mentre i pazienti con lesioni toraciche soffrono di paraplegia, la maggior parte dei pazienti con inj cervicaleuries sono tetraplegico e completamente dipendente. La struttura anatomica del midollo cervicale, tuttavia, mostra differenze significative rispetto alla toracica o lombare della colonna vertebrale, e quindi, è rivolto in particolare in questo protocollo. Lo sviluppo di cavità intramidollari e cicatrici di tessuto sono ostacoli per il recupero e la rigenerazione. Per superare questi ostacoli l&#39;uso di materiale scaffold è un approccio promettente. Peptidi autoassemblanti possono essere iniettati direttamente nel epicentro della lesione. Ci si riuniscono in scaffolds nano-fibre ponte della cavità e migliorare l&#39;ambiente inibitorio, riducendo l&#39;infiammazione e spaventare i tessuti. Mentre i materiali rigidi provocano danni considerevoli del midollo spinale durante l&#39;impianto, i peptidi fluidi possono essere iniettati in modo sicuro e senza gravi danni aggiuntivi. Migliorare l&#39;ambiente inibitorio con peptidi autoassemblanti prima del trapianto di cellule staminali, quindi, sostenere cella integrazione, differenziazione e, infine, il recupero funzionale, dopo una lesione del midollo spinale cervicale.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="541">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Name</td>
			<td style="width:268px;">Company</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Aneurysmal clip</td>
			<td>SharpTech</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Surgical microscope</td>
			<td>Leica</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Micro injection system</td>
			<td>World Precision Instruments, Inc.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Small animal stereotaxic instrument</td>
			<td>David Kopf Instruments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hamilton syringe</td>
			<td>Hamilton company</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Subdural pumps</td>
			<td>Alzet osmotic micro pump 1007D</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Surgical instrument</td>
			<td>Fine Science tools</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isoflurane USP</td>
			<td>Pharmaceutical Partners of Canada Inc.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.9% Sodium Chloride injection USP</td>
			<td>Baxter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">7.5% Povidone iodine</td>
			<td>Purdue Pharma</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">70% Isopropyl alcohol USP</td>
			<td>GreenField Ethanol Inc.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">QL6 SAP</td>
			<td>Covidien</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.4% Trypan blue</td>
			<td>Gibco</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Platelet-Derived Growth Factor (PDGF)</td>
			<td>Sigma</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Epidermal Growth Factor (EGF)</td>
			<td>Sigma</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fibroblast Growth Factor (FGF)</td>
			<td>Sigma</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synergetic use of neural precursor cells and self-assembling peptides in experimental cervical spinal cord injury

Lesioni del midollo spinale (SCI) causano gravi danni neurologici e conseguenze psicologiche, economiche e sociali per i pazienti e le loro famiglie. Clinicamente, più del 50% del SCI influisce sulla colonna cervicale 1. Come conseguenza della lesione primaria, una cascata di meccanismi secondari tra cui l&#39;infiammazione, apoptosi, e demielinizzazione si verificano infine porta alla cicatrizzazione dei tessuti e sviluppo di cavità intramidollari 2,3. Entrambi rappresentano barriere fisiche e chimiche per il trapianto di cellule, l&#39;integrazione, e la rigenerazione. Pertanto, plasmare l&#39;ambiente inibitorio e bridging cavità per creare un ambiente favorevole per il trapianto di cellule e la rigenerazione è un promettente target terapeutico 4. Qui, un modello contusione / compressione cervicale SCI utilizzando una clip da aneurisma è descritto. Questo modello è più clinicamente rilevante rispetto ad altri modelli sperimentali, poiché transezione completa o rotture del cavo sono rare. Anche in CONFRONTOn al modello carico di caduta, quali in particolare i danni colonne dorso, la compressione circonferenziale del midollo spinale appare vantaggiosa. Clip forza di chiusura e la durata possono essere regolati per ottenere diverse gravità infortuni. Una molla anello facilita calibrazione precisa e costanza della clip di forza. In condizioni fisiologiche, peptidi autoassemblanti sintetici (SAP) di auto-assemblarsi in nanofibre e, quindi, sono attraenti per l&#39;applicazione in SCI 5. Possono essere iniettato direttamente nella lesione minimizzare danneggiamento del cavo. SAP sono strutture biocompatibili erigere ponteggi per colmare le cavità intramidollari e quindi, dotare il cavo danneggiato per i trattamenti rigenerativi. K2 (QL) 6K2 (QL6) è un romanzo SAP introdotto da Dong et a l. 6 In confronto ad altri peptidi, QL6 auto-assembla in β-sheets a pH neutro 6 0,14 giorni dopo SCI, dopo la fase acuta, SAP vengono iniettati nel centro della lesione e cellule precursori neurali (NPC) sono InjeCTED in colonne dorsali adiacenti. Al fine di sostenere la sopravvivenza delle cellule, il trapianto è combinato con la somministrazione continua subdurale di fattori di crescita da parte di micro pompe osmotiche per 7 giorni.

<html> Quando si esegue il procedimento sopra descritto, si otterrà un ponteggio SAP colmare la cavità e offrendo un miglioramento dell&#39;ambiente inibitorio, meno spaventare tessuti e l&#39;aumento di sopravvivenza NPC. Figura 4 mostra una sezione longitudinale di un ratto midollo spinale ottenuto al luogo di ferita sei settimane dopo SCI e 4 settimane dopo QL6 SAP iniezione e NPC trapianto. Peptidi QL6 sono state iniettate con successo nel cavo, aggregato nell&#39;epicentro e diffusi rostro-caudale...

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Synergetic Use of Neural Precursor Cells and Self-assembling Peptides in Experimental Cervical Spinal Cord Injury

Treating cervical spinal cord injury with both self-assembling peptides (SAP) and neural precursor cells (NPC), together with growth factors, is a promising approach to promote regeneration and recovery. A contusion/compression aneurysm clip rat model of cervical SCI and combined treatment involving SAP injection and NPC transplantation is established.

Utilizzo sinergico delle cellule neurali e precursori peptidi autoassemblanti in Sperimentale Cervical Spinal Cord Injury

Spinal cord injuries (SCI) cause serious neurological impairment and psychological, economic, and social consequences for patients and their families. ...

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