Sklerale Vernetzungs Mit Riboflavin und UV-A-Strahlung-für Prävention von Axial Myopie in einem Kaninchenmodell
3. April 2016
Wir zeigen die Wirkung von scleral Vernetzung mit Riboflavin und UVA auf einer axialen Verlängerung Kaninchenaugen. Axial Dehnung wurde in 13 Tage alte Neuseeland-Kaninchen (männlich und weiblich), induziert durch ihr rechtes Auge Augenlider Vernähen (Tarsorrhaphie).
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Wirkungen einer skleralen Vernetzung mithilfe von Riboflavin und UVA-Strahlung zur Induktion einer axialen Myopie in einem Kaninchenmodell zu beobachten. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der skleralen Vernetzung zu beantworten, beispielsweise, wie UVA-Strahlung gezielt auf bestimmte sklerale Bereiche gerichtet werden kann. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie UVA-Strahlung, Faseroptik und chirurgische Eingriffe nutzt, um gezielte sklerale Areale zu erreichen.
Bei dem chirurgischen Eingriff wird Orly Gal-Or, eine Assistenzärztin der Augenabteilung des Rabin Medical Center, unterstützen. Vor Beginn des Eingriffs muss die Abwesenheit einer Schmerzreflexreaktion bestätigt werden; anschließend wird mit einem sterilen Wattestäbchen eine kleine Menge Augensalbe auf das nicht operierte Auge aufgetragen. Danach wird eine topische Anästhesie auf jedes Auge appliziert.
Und indem die Sonde senkrecht zur zentralen Hornhaut positioniert wird, führen Sie mithilfe eines Ultraschall-A-Scanners drei Achslängenmessungen der Augen durch. Anschließend führen Sie unter einem ophthalmologischen Operationsmikroskop mit chirurgischen Augenpinzetten und einer Schere einen 360-Grad-konjunktivalen Peritom durch. Nutzen Sie einen Muskelfähnchenhaken, um die vier äußeren geraden Augenmuskeln zu lokalisieren.
Isolieren Sie anschließend die Muskeln mit zwei nadellosen, geflochtenen Seidenfäden vom Typ Null, um vier Quadranten zu bilden. Kennzeichnen Sie mit einem Haut-Marker jeweils eine Bestrahlungszone am äquatorialen Sklerus und eine Bestrahlungszone am hinteren Sklerus in jedem Quadranten. Befüllen Sie dann eine Spritze mit drei bis fünf Milliliter 0,1-prozentiger dextranfreier Riboflavin-5-Phosphat-Photosensitiserlösung und setzen Sie eine 26-Gauge-Tränenkanüle auf.
Schalten Sie nun ein Bestrahlungsgerät mit einer 370 Nanometer UVA-Lichtquelle ein, die an eine schräge, speziell angefertigte Glasfaser angekoppelt ist, und stellen Sie das Gerät auf 57 Milliwatt pro Quadratzentimeter ein. Zwanzig Sekunden vor Beginn der Bestrahlung bewegen Sie das Augapfelmodell, indem Sie die Seidenfäden in die entgegengesetzte Richtung des zu behandelnden Quadranten ziehen, und geben Sie die Photosensibiliser-Lösung auf die Bestrahlungszone. Anschließend bestrahlen Sie mithilfe der speziell angefertigten Glasfaser den ausgewählten Bereich für 200 Sekunden, wobei alle 20 Sekunden erneut Photosensibiliser-Lösung auf die Zone aufgetragen wird.
Nachdem alle vier Quadranten bestrahlt wurden, schneiden Sie die Lidränder mit einer Schere zurecht. Verwenden Sie anschließend vier nullfarbene, geflochtene Seidennähte, um Ober- und Unterlid vorsichtig zu vernähen. Tragen Sie eine geringe Menge Augensalbe auf den Lidrand auf und stellen Sie das Kaninchen unter eine Wärmelampe.
Wenn sich das Tier vollständig erholt hat, stellen Sie es in einen sauberen Käfig mit neuem Einstreu. Fünfzigfünf Tage nach der Vernetzung entfernen Sie die Tarsorrhaphie mit chirurgischen Augenscheren. Führen Sie anschließend drei Messungen der Achslänge an jedem Auge wie zuvor gezeigt durch.
Bei Tieren, die eine sklerale Vernetzung und eine Tarsorrhaphie erhalten hatten, nahm die mittlere axiale Länge nach der Augenlidnaht im Vergleich zum nicht operierten Auge ab. Bei Tieren hingegen, die nur eine Peritomie und Tarsorrhaphie erhielten, nahm die mittlere axiale Länge im Versuchsauge zu. Tatsächlich wies die axiale Länge bei Augen, die eine sklerale Vernetzung erhielten, insgesamt eine geringere Zunahme auf im Vergleich zu Augen, die allein einer Peritomie unterzogen wurden.
Während der Unterschied zwischen den Gruppen hinsichtlich der mittleren axialen Augenlänge bei den Augen, die keiner Operation unterzogen wurden, statistisch nicht signifikant war. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, daran zu denken, alle notwendigen Geräte im Voraus vorzubereiten. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Forschern auf dem Gebiet der Myopie den Weg, die Wirkungen von Riboflavin und UVA-Strahlung auf Netzhaut, Aderhaut und Sklera zu erforschen.
Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man spezifische sklerale Bereiche von Interesse visualisiert und gezielte UVA-Strahlungsbehandlungen anwendet. Vergessen Sie nicht, dass Operationen an so kleinen Augen mit empfindlichen geraden Augenmuskeln äußerst herausfordernd sein können und dass die Lernkurve zur Beherrschung der Technik akzeptiert werden sollte. Die Bedeutung dieser Technik reicht bis zur Verhinderung pathologischer myoper Komplikationen.
Obwohl diese Methode Einblicke in die Verhinderung von axialer Myopie ermöglichen kann, lässt sie sich auch auf andere Zustände wie dünne sklerale Bereiche anwenden.
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Übersicht
Diese Studie untersucht die Wirkungen einer skleralen Vernetzung mittels Riboflavin und UVA-Strahlung zur Induktion einer axialen Myopie in einem Kaninchenmodell. Das Verfahren zielt darauf ab, das Verständnis skleraler Vernetzungstechniken und deren Anwendung in der Augenforschung zu vertiefen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Augenheilkunde
- Experimentelle Chirurgie
- Myopieforschung
Hintergrund
- Die axiale Myopie ist ein erhebliches Sehproblem.
- Die sklerale Vernetzung ist eine mögliche Behandlungsmethode.
- Riboflavin und UVA-Strahlung werden bei dieser Technik verwendet.
- Das Verständnis der Wirkungen auf sklerale Bereiche ist entscheidend, um die Behandlung voranzubringen.
Zweck der Studie
- Beobachtung der Auswirkungen einer skleralen Vernetzung auf die axiale Verlängerung.
- Untersuchung der Anwendung von UVA-Strahlung auf gezielte sklerale Bereiche.
- Beitrag zur Wissensbasis im Bereich der Myopiebehandlung.
Verwendete Methoden
- Induktion der axiale Längenausdehnung bei 13 Tage alten Neuseeland-Kaninchen.
- Anwendung einer Tarsorrhaphie am rechten Auge.
- Verwendung von Riboflavin und UVA-Strahlung während des Eingriffs.
- Überwachung des Schmerzreflexes und Applikation von Anästhesie.
Hauptergebnisse
- Nachgewiesene Wirkungen der skleralen Vernetzung auf die Augapfelverlängerung.
- Aufschluss über die Anwendung von UVA-Strahlung gegeben.
- Die Vorteile der chirurgischen Technik hervorgehoben.
- Beitrag zum Verständnis von Behandlungsoptionen bei Myopie geleistet.
Schlussfolgerungen
- Die Quervernetzung der Sklera zeigt vielversprechende Ergebnisse im Management der Myopie.
- Weitere Forschung ist erforderlich, um die Techniken zu optimieren.
- Die Ergebnisse könnten zukünftige Strategien zur Behandlung okularer Erkrankungen beeinflussen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die Sklera-Vernetzung unter Verwendung von Riboflavin und UVA-Strahlung stellt einen mechanistischen Ansatz zur Modulation der Umgestaltung der extrazellulären Matrix in okulären Geweben dar und bietet ein präklinisches Modell zur Bewertung von Anti-Myopie-Interventionen. Diese Technik ermöglicht die Validierung von Zielstrukturen in Bezug auf die biomechanischen Eigenschaften der Sklera innerhalb von Signalwegen der axialen Verlängerung und trägt dazu bei, therapeutische Strategien hinsichtlich potenzieller Risiken zu bewerten, bevor kostspielige klinische Übersetzungen erfolgen. Durch den Nachweis der Hemmung des okklusionsinduzierten axialen Wachstums in einem Kaninchenmodell liefert die Methode eine vorhersagbare Sicherheit hinsichtlich der gezielten Beeinflussung spezifischer Signalwege bei der Myopie-Prophylaxe.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Untersucht die kausale Rolle der Sklera-Steifigkeit beim Fortschreiten der axialen Myopie durch direkte biomechanische Modulation.
- Operativer Wert: Ermöglicht die standardisierte Induktion und Hemmung der axialen Verlängerung für reproduzierbare Target-Engagement-Assays.
- Prädiktiver Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen für sklera-gerichtete Wirkstoffe, indem Effekte auf die Augapfelverlängerung quantifiziert werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Etabliert einen quantifizierbaren phänotypischen Endpunkt (Axiallänge mittels A-Scan-Ultraschall) für die Wirkstoffscreening-Untersuchung in Myopiemodellen.
- Operativer Wert: Bietet ein standardisiertes chirurgisches und Bestrahlungsprotokoll, um die Reproduzierbarkeit des Assays zwischen verschiedenen Laboren sicherzustellen.
- Skalierbarkeit: Erleichtert die Herstellung validierter skleraler Systeme zur hochdurchsatzfähigen Bewertung von Vernetzungsagentien.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Demonstriert die Krankheitsrelevanz, indem pathologische axiale Verlängerung in einem klinisch relevanten Myopiemodell verhindert wird.
- Operativer Wert: Ermöglicht die longitudinale Überwachung struktureller Endpunkte zur Unterstützung der präklinischen Wirksamkeits- und Sicherheitscharakterisierung.
- Translationale Kontinuität: Verbindet die Target-Validierung mit präklinischen Studien, indem der mechanistische Effekt auf die Skleraremodellierung bestätigt wird.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode fügt sich in den Entdeckungsprozess von der Hypothesenprüfung zum Zielprotein bis hin zur Leitstruktur-Optimierung ein und bietet ein krankheitsrelevantes System zur Bewertung skleramodulierender Wirkstoffe vor IND-erforderlichen Studien.
- Entdeckungsbiologie: Überprüft Hypothesen zur skleralen Biomechanik als Treiber der axialen Verlängerung und ermöglicht die mechanistische Absicherung von Zielstrukturen.
- Screening: Liefert quantitative Messungen der Achslänge, um den Einfluss von Wirkstoffen auf das Fortschreiten der Myopie zu bewerten.
- Analytik: Erhebt dimensionsbezogene Längsschnittdaten zur statistischen Vergleichbarkeit von Behandlungs- und Kontrollgruppen.
- Translationale Forschung: Verknüpft die Zielstrukturenbindung mit strukturellen Ergebnissen und unterstützt so entscheidungsrelevante, biomarkerbasierte Entwicklungsfortschritte.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare präklinische Plattform für die iterative Prüfung von Vernetzungsformulierungen und Dosierungsschemata.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert die mechanistische Unklarheit bei der skleravermittelten Myopie, indem der Effekt der Vernetzung auf das axiale Wachstum isoliert wird.
- Operativer Wert: Standardisiert ein komplexes mikrochirurgisches und Bestrahlungsverfahren für eine konsistente Durchführung über verschiedene Teams hinweg.
- Strategischer Wert: Verbessert die Kapitalnutzungseffizienz, indem ineffektive sklerale Zielstrukturen frühzeitig im Entdeckungsprozess ausgesondert werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Myopie-Therapeutika basierend auf validierter Zielmodulation.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in Mikrochirurgie, augenärztlicher Instrumentierung und UVA-Sicherheitsprotokollen.
- Benötigt spezialisierte Ausrüstung, einschließlich faseroptischer UVA-Abgabesysteme und Ultraschallbiometrie.
- Erfordert die Standardisierung der Bestrahlungsdosierung, Riboflavin-Konzentration und Nahttechniken über verschiedene Standorte hinweg.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen bezüglich unterschiedlicher Spezies, Altersstufen und Skleradicke bei der Modellauswahl.
- Eingeschränkt durch die technische Herausforderung, Eingriffe an den Augen neugeborener Kaninchen mit empfindlicher Muskulatur durchzuführen.
