Fluoreszenz-Angiographie zur Bewertung von Aneurysmperfusion und Elternarterienpatenz in Ratten- und Kaninchen-Aneurysmus-Modellen
24. Juli 2019
Wir präsentieren ein Protokoll zur effizienten Bewertung der Aneurysmenperfusion und der Gefäßdurchgängigkeit von Seitenwandaneurysmen bei Ratten und Kaninchen unter Verwendung von Fluorescein-basierter Fluoreszenz-Videoangiographie (FVA). Mit einem positiven Vorhersagewert von 92,6% ist es eine einfache, aber sehr effektive und wirtschaftliche Methode ohne spezielle Ausrüstung erforderlich.
Diese Methode ist eine zuverlässige und einfache Technik zur Visualisierung des Echtzeit-Blutflusses in Aneurysmen und Gefäßen und kann in verschiedenen Tiermodellen verwendet werden. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass sie die Visualisierung des Blutflusses während der Operation erleichtert, ohne dass teure Geräte oder umfangreiche Operationen erforderlich sind. Vor Beginn des Verfahrens verwenden Sie schwarzes Band, um einen grünen Bandpassfilter zu sichern, der als Anregungsfilter auf eine Taschenlampe wirkt.
Und überprüfen Sie, ob die Taschenlampe nur blaues Licht aussendet. Rüsten Sie die Kamera mit einem grünen Bandpassfilter aus, um als Emissionslichtfilter zu fungieren. Nur grünes Licht sollte nun durchgehen können.
Dann desinfizieren Sie den Arbeitsbereich mit einer Desinfektionslösung und bedecken Sie den Tisch mit sterilen Vorhängen, um eine Kontamination zu verhindern. Um Fluorescein-Video-Angiographie oder FVA bei einem Kaninchen durchzuführen, bestätigen Sie, dass das anästhesierte Tier nicht auf Schmerzreize reagiert, bevor es das Kaninchen in die Rückenposition positioniert. Rasieren Sie den Hals um den sternocleidomastoischen Muskel.
Konzentrieren Sie die Kamera auf die sezierte Arterie und verwenden Sie Aluminiumfolie, um eine Fünf-Milliliter-Spritze mit 100 Milligramm/Milliliter Fluorescein-Natrium abzudecken. Schalten Sie das Licht so weit wie möglich aus und injizieren Sie 0,3 Milliliter/Kilogramm Fluorescein-Natrium intravenös in den Injektionsanschluss des Katheters. Als nächstes spülen Sie die Spritze mit 0,5 Milliliter naline Lösung, um sicherzustellen, dass der gesamte Farbstoff injiziert wurde.
Und beleuchten Sie sofort das Operationsfeld mit der modifizierten Taschenlampe. Sobald das Licht eingeschaltet ist, beginnen Sie mit dem Filmen mit der modifizierten Kamera. Der Blutfluss sollte innerhalb weniger Sekunden nach der Injektion sichtbar sein.
Zur makroskopischen Analyse des Gefäßes nach der Angiographie resektieren die Aneurysmen und die Elternarterie bei Folgetieren, oder führen Sie eine visuelle Bestätigung des Flusses durch Beobachtung der Füllung des Aneurysmen und/oder Bypasss nach dem Entfernen der temporären Clips durch. In dieser repräsentativen Studie konnte die FVA bei acht von zehn Kaninchen durchgeführt werden. Von den 16 Aneurysmen, die bei den acht Kaninchen identifiziert wurden, zeigten zwei Aneurysmen eine anhaltende Durchblutung der Mutterschlagarterie, während die FVA fünf Fälle mit Restperfusion identifizierte.
14 Kaninchenaneurysmen zeigten makroskopisch keine Restperfusion, während 11 anschließend mit FVA nachgewiesen wurden. Die Restperfusion wurde makroskopisch bei 23 von 48 Ratten beobachtet, und die anderen 25 Ratten zeigten keine makroskopischen Anzeichen einer Restperfusion. 22 der 23 Aneurysmen ohne makroskopische Perfusion wurden dann mit FVA bestätigt.
Insgesamt konnten 25 von 27 kombinierten Fällen von Kaninchen und Ratten bestätigt werden, was zu einem positiven Vorhersagewert von 92,6% bei einer Sensitivitätsrate von 100% und einer Spezifität von 94,1% führte. Dieses Verfahren kann in jedem Tiermodell verwendet werden, um den Blutfluss in jedem sichtbaren Gefäß zu bewerten.
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Übersicht
In diesem Artikel wird ein Protokoll zur Beurteilung der Aneurysmaperfusion und der Gefäßpatenz mithilfe der auf Fluorescein basierenden fluoreszenzbasierenden Videoangiographie (FVA) an Tiermodellen (Ratten und Kaninchen) vorgestellt. Die Methode zeichnet sich durch einen hohen positiven Vorhersagewert von 92,6 % aus, wobei ihre Einfachheit und Kosteneffizienz hervorgehoben wird und keine spezielle Ausrüstung erforderlich ist.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Wissenschaft der Gefäßbiologie
- Fluoreszenz-Bildgebung
Hintergrund
- Aneurysmen stellen hinsichtlich der Perfusionseinschätzung erhebliche klinische Herausforderungen dar.
- Bestehende Methoden können teure Ausrüstung und umfangreiche chirurgische Eingriffe erfordern.
- Die Fluoreszein-Videographie bietet eine Lösung für die Echtzeitvisualisierung.
- Bemerkenswert ist die Vielseitigkeit der Technik über verschiedene Tiermodelle hinweg.
Zweck der Studie
- Entwicklung einer zuverlässigen Methode zur Visualisierung des Blutflusses in Aneurysmen.
- Beurteilung der Gefäßpatenz ohne Notwendigkeit kostspieliger Geräte.
- Bereitstellung eines einfachen Protokolls, das in der Forschung breit angelegt implementiert werden kann.
Verwendete Methoden
- Die fluoreszenzgestützte Videoangiographie (FVA) war die hauptsächlich verwendete Plattform.
- Die verwendeten Tiere umfassten Ratten und Kaninchen, wobei die Durchblutung während und nach der Operation bewertet wurde.
- Es wurden keine Multi-Omics-Workflows erwähnt.
- Das Verfahren beinhaltete die Anästhesie der Tiere, die Vorbereitung des Operationsgebiets, die Injektion von Natriumfluoreszein und den Einsatz einer modifizierten Kameraanordnung.
- Zu den wichtigsten Schritten gehörten die Gewährleistung einer möglichst geringen Beleuchtung während der Visualisierung und eine präzise zeitliche Abstimmung der Bildaufnahme nach der Injektion.
Hauptergebnisse
- Die Methode visualisierte erfolgreich den Blutfluss bei 8 von 10 Kaninchen und identifizierte signifikante Fälle mit residualer Perfusion.
- Von 16 untersuchten Aneurysmen waren 11 mittels FVA nachweisbar, die makroskopisch nicht beobachtet worden waren.
- Bei Ratten wurde bei 22 von 23 Aneurysmen eine residuale Perfusion bestätigt, ohne sichtbare makroskopische Anzeichen.
- Insgesamt zeigte eine Kombination aus 25 von insgesamt 27 Fällen eine Bestätigung der Perfusion mittels FVA.
Schlussfolgerungen
- Dieses Verfahren zeigt eine hohe Wirksamkeit bei der effektiven Beurteilung des Blutflusses in Aneurysmen.
- Die Anwendung der FVA ermöglicht die Echtzeit-Visualisierung während des chirurgischen Eingriffs und die Beurteilung des Perfusionszustands.
- Die Auswirkungen reichen bis hin zu einem verbesserten Verständnis und weiterentwickelten Evaluierungsmethoden für vaskuläre Erkrankungen in der Forschung.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Relevanz für die Industrie
Die fluoreszenzgestützte Videoangiographie (FVA) bietet eine kostengünstige, auf keinerlei Ausrüstung angewiesene Methode zur Echtzeiteinschätzung der Perfusion von Aneurysmen und der Durchgängigkeit der Mutterarterie in präklinischen Modellen. Ihre hohe Sensitivität und Spezifität ermöglicht eine zuverlässige Detektion verbleibender Perfusion und damit die frühzeitige Identifizierung einer unvollständigen Okklusion in Aneurysma-Modellen. Diese Fähigkeit unterstützt die mechanistische Risikominderung vaskulärer Interventionen, indem sie eine quantitative, reproduzierbare Messgröße für die präklinische Beurteilung der Wirksamkeit von Implantaten und chirurgischer Techniken bereitstellt.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch die Visualisierung der Durchblutungsdynamik in Aneurysma-Modellen.
- Praktischer Wert: Unterstützt die funktionelle Validierung von Zielstrukturen durch direkte, Echtzeit-Perfusionsbewertung ohne teure Bildgebungsausrüstung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Liefert quantitative, binäre Perfusionsergebnisse (vorhanden/fehlend), die über verschiedene Studien hinweg standardisiert werden können.
- Operativer Wert: Erleichtert die Bereitschaft des Assays durch eine einfache Fluorescein-Injektion und eine modifizierte Taschenlampen-/Kamera-Anordnung und fördert dadurch die Reproduzierbarkeit.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Verbindet die Entdeckung mit der präklinischen Validierung, indem die Okklusion von Aneurysmen und die Integrität der Mutterarterie bei Ratten und Kaninchen bestätigt werden.
- Operativer Wert: Bietet eine übertragbare Perfusionsmetrik, die mit klinischen Endpunkten zur Bewertung der Aneurysmabehandlung übereinstimmt.
Pipeline- und Workflow-Integration
FVA fügt sich in den Entdeckungsprozess von der frühen Modellvalidierung bis zur präklinischen Bewertung ein und bietet eine perfusionsbasierte Messgröße, die Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch vor der Optimierung des Leitwirkstoffs unterstützt.
- Entdeckungsbioanalyse: Unterstützt die Hypothesenprüfung, indem sie verbleibende Perfusion aufdeckt, die auf ein Behandlungsversagen in Aneurysmamodellen hindeuten kann.
- Screening: Ermöglicht eine standardisierte, reproduzierbare Beurteilung der Gefäßpatenz über mehrere Tiere und Zeitpunkte hinweg.
- Analytik: Erzeugt klare Perfusionsergebnisse (makroskopisch und durch FVA bestätigt), die Vergleiche zwischen Kontroll- und Interventionsgruppen ermöglichen.
- Translationale Forschung: Verbindet präklinische Perfusionsdaten mit klinischer Relevanz, indem sie die Okklusion in anatomisch relevanten Aneurysmamodellen validiert.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Stellt eine plattformunabhängige, niedrigschwellige Technik dar, die in verschiedenen vaskulären Forschungsprogrammen anwendbar ist.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit bei Aneurysmamodellen durch den Nachweis von Perfusion, die einer makroskopischen Untersuchung entgeht.
- Operativer Wert: Benötigt lediglich Natriumfluoreszein, eine Taschenlampe und Kamerafilter und ermöglicht so eine kostengünstige, hochdurchsatzfähige Anwendung.
- Strategischer Wert: Verringert das biologische Risiko in präklinischen Programmen, indem die Genauigkeit der Okklusionsbeurteilung verbessert wird.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung von Aneurysmabehandlungen basierend auf validierten Perfusionsergebnissen.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der mikrochirurgischen Gefäßdissektion und im Umgang mit Aneurysmamodellen.
- Benötigt einen abgedunkelten Raum und eine modifizierte Taschenlampe mit blauen Anregungs- und grünen Emissionsfiltern.
- Setzt eine Standardisierung der Fluorescein-Dosis (0,3 mL/kg) und des Kochsalzspülvorgangs für ein konsistentes Signal voraus.
- Beinhaltet Anpassungen hinsichtlich unterschiedlicher Gefäßgrößen und artenspezifischer Anatomie.
- Aufgrund der Abhängigkeit von äußerer Lichtdurchdringung auf oberflächliche oder zugängliche Gefäße beschränkt.
