Plasticity and ependymal cell response to spinal cord injury
1. Purpose:
In this study we wish to track the proliferation and migration of sub-ependymal-derived cells in response to artificially induced spinal cord injury in Sprague Dawley rats. We also wish to track changes in electrophysiological characteristics of the spinal cord by analyzing cross-sectional and longitudinal organotypical slices from the lesioned spinal cord.
2. Expected injury:
The animals will get a small surgical wound on the back at from T8-T12 that will be used to perform a T10 laminectomy of the spinal column. The spinal cord will be lesioned by applied pressure. This will result in partial/complete paralysis of the animal's body posterior to the lesion site.
3. Expected gains:
Our study aims to uncover the cellular and molecular mechanisms by which the spinal cord responds to injury. This will enable us to identify potential processes that can be targeted therapeutically early on after injury, promoting a faster and/or more efficient healing process.
4. Number of animals.
For this study we desire the use of 110 animals based on a previously completed pilot study and in vitro work using these procedures (FOTS ID: 16066).
5. 3R's:
Replacement - Animals cannot be replaced in this study as no sufficient replacement model exists.
Reduction - Stem cell samples will be harvested from a subset of the animals to test all aspects of ependymal proliferation and characteristics possible in vitro. This will reduce the load of work required in vivo and thus the amount of animals needed. However, some of these aspects requires testing in vivo, and a pilot study (FOTS ID: 16066) has been performed to estimate expected gains, which has been used to calculate the minimum amount of animals needed to still achieve significant results with this study.
Refinement - A pilot study and in vitro work has been performed to optimize experimental procedure to ensure a appropriate number of animals will be used to achieve significant results without unnecessary waste as well as making us aware of any issues that might arise, so they can be better dealt with in regards to the welfare of the animals. Pain relief will be administered proactively throughout the duration of the study to ensure minimal stress and discomfort for the animals.
Ongoing research work in our group focuses in the development of advanced modelling platforms, which enable us to study aspects of spinal cord injury pathology in vitro, directly contributing to all 3R principles in this study.
In this study we wish to track the proliferation and migration of sub-ependymal-derived cells in response to artificially induced spinal cord injury in Sprague Dawley rats. We also wish to track changes in electrophysiological characteristics of the spinal cord by analyzing cross-sectional and longitudinal organotypical slices from the lesioned spinal cord.
2. Expected injury:
The animals will get a small surgical wound on the back at from T8-T12 that will be used to perform a T10 laminectomy of the spinal column. The spinal cord will be lesioned by applied pressure. This will result in partial/complete paralysis of the animal's body posterior to the lesion site.
3. Expected gains:
Our study aims to uncover the cellular and molecular mechanisms by which the spinal cord responds to injury. This will enable us to identify potential processes that can be targeted therapeutically early on after injury, promoting a faster and/or more efficient healing process.
4. Number of animals.
For this study we desire the use of 110 animals based on a previously completed pilot study and in vitro work using these procedures (FOTS ID: 16066).
5. 3R's:
Replacement - Animals cannot be replaced in this study as no sufficient replacement model exists.
Reduction - Stem cell samples will be harvested from a subset of the animals to test all aspects of ependymal proliferation and characteristics possible in vitro. This will reduce the load of work required in vivo and thus the amount of animals needed. However, some of these aspects requires testing in vivo, and a pilot study (FOTS ID: 16066) has been performed to estimate expected gains, which has been used to calculate the minimum amount of animals needed to still achieve significant results with this study.
Refinement - A pilot study and in vitro work has been performed to optimize experimental procedure to ensure a appropriate number of animals will be used to achieve significant results without unnecessary waste as well as making us aware of any issues that might arise, so they can be better dealt with in regards to the welfare of the animals. Pain relief will be administered proactively throughout the duration of the study to ensure minimal stress and discomfort for the animals.
Ongoing research work in our group focuses in the development of advanced modelling platforms, which enable us to study aspects of spinal cord injury pathology in vitro, directly contributing to all 3R principles in this study.
Etterevaluering
Vi klassifiserer forsøket som betydelig belastende, jf. forsøksdyrforskriften vedlegg B.
Rottenes bakkropp vil bli lammet, og normal blærefunksjon vil bli tapt. Det er nødvendig å oppstalle rottene alene i perioden etter det kirurgiske inngrepet. Vi mener at den kumulative belastningen kan bli betydelig for de mest utsatte dyrene, selv om det skal benyttes adekvat anestesi og analgesi ved kirurgiske inngrep, og rottene skal følges nøye opp med bruk av et spesialtilpasset scoreskjema. Forsøket skal etterevalueres, jf. instruks om Mattilsynets forvaltning av forsøksdyrforskriften § 13.
Rottenes bakkropp vil bli lammet, og normal blærefunksjon vil bli tapt. Det er nødvendig å oppstalle rottene alene i perioden etter det kirurgiske inngrepet. Vi mener at den kumulative belastningen kan bli betydelig for de mest utsatte dyrene, selv om det skal benyttes adekvat anestesi og analgesi ved kirurgiske inngrep, og rottene skal følges nøye opp med bruk av et spesialtilpasset scoreskjema. Forsøket skal etterevalueres, jf. instruks om Mattilsynets forvaltning av forsøksdyrforskriften § 13.
Begrunnelse for etterevalueringen
Ryggmargsskader, de fleste som et resultat av ulykker, gir alvorlig og ofte irreversibel funksjonssvikt og representerer betydelige kostnader, både økonomiske og menneskelige.
Både den komplekse patologien ved ryggmargsskader og den begrensede reparasjonskapasiteten i sentralnervesystemet hos utvokste mennesker gjør at behandlingen av disse pasientene oftest er symptomatisk.
Formålet med dette forsøket har vært å undersøke de cellulære og molekylære mekanismene som spiller inn ved adaptiv og maladaptiv plastisitet etter ryggmargsskader. Slik kunnskap er nødvendig for å kunne utvikle nye rehabiliteringsstrategier med funksjonsgjenvinning som mål.
For å oppnå formålet med forsøket ble rotter påført ryggmargsskader, og proliferasjon og migrasjon av subependymale celler ble fulgt.
Søkeren opplyser at det viste seg å være behov for mer tid enn opprinnelig satt opp for å gjennomføre in vitro-delen av forsøkene. En ny søknad er under utarbeidelse for å fullføre arbeidet.
Det ble brukt 73 rotter i forsøkene, totalt var det gitt tillatelse til bruk av 110 rotter.
Forsøkene har gitt kunnskap om aktivering av lokale stamceller og følgende etablering av komplekse nevrale nettverk fra dem, samt om forholdet mellom disse faktorene og tid etter skade.
In vitro-modellen med celle-ekspansjon og nedfrysning for etablering av nye kulturer uten å benytte nye dyr er validert.
Søkeren skriver: «Dette arbeidet har latt oss utvikle en robust in vitro modell som vil kunne drastisk senke behovet for antallet dyr for denne typen arbeid fremover.»
Et annet viktig resultat av forsøkene er at det tidligste mulige tidspunktet for effektiv cellehøsting ble identifisert. Dette tidspunktet er 2 dager etter operasjon. Dette vil føre til en mye kortere forsøksperiode for dyr i fremtidige, lignende forsøk. Søkeren opplyser at andre forsøk av denne typen ofte har en varighet på flere måneder.
Forsøkets belastningsgrad ble ved godkjenning av søknaden vurdert som betydelig. Dette ble begrunnet særlig i de påførte ryggmargsskadene, som fører til lammelser i rottenes bakpart.
Søkeren skriver om den faktiske belastningsgraden: «Størstedelen av disse undergikk delvis spinalkompresjonsskade som førte til moderat-betydelig belastning for dyrene de første 6-12 timene etter operasjon. Etter dette begynte dyrene å gjennoppta naturlig atferd som reir-konstruksjon, utforskning etc. Dyrene både spiste og drakk gjennom eksperimentet, som viser til at belastning kan ha avtatt i dagene etter operasjonen. Disse dyrene fikk også smertestillende medikamenter administrert hver 6-10. time ut gjennom eksperimentet og ble kontrollert for smerteuttrykk like ofte. En mindre andel av dyrene ble også brukt som uskadde kontroller og fikk ingen skade. På grunn av skaden ble dyrene etter operasjon huset enkeltvis. Faktisk belastning ved endt in vivo del av eksperimentet anses som moderat.»
Søkeren opplyser at det spesialtilpassete scoreskjemaet og de fastsatte humane endepunktene fungerte godt gjennom forsøksforløpet.
Både den komplekse patologien ved ryggmargsskader og den begrensede reparasjonskapasiteten i sentralnervesystemet hos utvokste mennesker gjør at behandlingen av disse pasientene oftest er symptomatisk.
Formålet med dette forsøket har vært å undersøke de cellulære og molekylære mekanismene som spiller inn ved adaptiv og maladaptiv plastisitet etter ryggmargsskader. Slik kunnskap er nødvendig for å kunne utvikle nye rehabiliteringsstrategier med funksjonsgjenvinning som mål.
For å oppnå formålet med forsøket ble rotter påført ryggmargsskader, og proliferasjon og migrasjon av subependymale celler ble fulgt.
Søkeren opplyser at det viste seg å være behov for mer tid enn opprinnelig satt opp for å gjennomføre in vitro-delen av forsøkene. En ny søknad er under utarbeidelse for å fullføre arbeidet.
Det ble brukt 73 rotter i forsøkene, totalt var det gitt tillatelse til bruk av 110 rotter.
Forsøkene har gitt kunnskap om aktivering av lokale stamceller og følgende etablering av komplekse nevrale nettverk fra dem, samt om forholdet mellom disse faktorene og tid etter skade.
In vitro-modellen med celle-ekspansjon og nedfrysning for etablering av nye kulturer uten å benytte nye dyr er validert.
Søkeren skriver: «Dette arbeidet har latt oss utvikle en robust in vitro modell som vil kunne drastisk senke behovet for antallet dyr for denne typen arbeid fremover.»
Et annet viktig resultat av forsøkene er at det tidligste mulige tidspunktet for effektiv cellehøsting ble identifisert. Dette tidspunktet er 2 dager etter operasjon. Dette vil føre til en mye kortere forsøksperiode for dyr i fremtidige, lignende forsøk. Søkeren opplyser at andre forsøk av denne typen ofte har en varighet på flere måneder.
Forsøkets belastningsgrad ble ved godkjenning av søknaden vurdert som betydelig. Dette ble begrunnet særlig i de påførte ryggmargsskadene, som fører til lammelser i rottenes bakpart.
Søkeren skriver om den faktiske belastningsgraden: «Størstedelen av disse undergikk delvis spinalkompresjonsskade som førte til moderat-betydelig belastning for dyrene de første 6-12 timene etter operasjon. Etter dette begynte dyrene å gjennoppta naturlig atferd som reir-konstruksjon, utforskning etc. Dyrene både spiste og drakk gjennom eksperimentet, som viser til at belastning kan ha avtatt i dagene etter operasjonen. Disse dyrene fikk også smertestillende medikamenter administrert hver 6-10. time ut gjennom eksperimentet og ble kontrollert for smerteuttrykk like ofte. En mindre andel av dyrene ble også brukt som uskadde kontroller og fikk ingen skade. På grunn av skaden ble dyrene etter operasjon huset enkeltvis. Faktisk belastning ved endt in vivo del av eksperimentet anses som moderat.»
Søkeren opplyser at det spesialtilpassete scoreskjemaet og de fastsatte humane endepunktene fungerte godt gjennom forsøksforløpet.