Pädiatrisches Tiermodell der extrakorporalen kardiopulmonalen Wiederbelebung nach längerem Kreislaufstillstand
26. Mai 2023
Dieses Protokoll beschreibt ein neonatales Schweinemodell des kardiopulmonalen Bypasses (CPB) mit Kreislauf- und Herzstillstand als Instrument zur Untersuchung schwerer Hirnschäden und anderer Komplikationen infolge von CPB.
Die Sterblichkeitsrate bei Kindern mit angeborenen Herzfehlern hat sich in den letzten Jahren aufgrund von Verbesserungen in der Herzchirurgie deutlich verbessert. Komorbiditäten sind jedoch nach wie vor sehr häufig, und das ist das Ziel unseres Labors. Ziel ist es, diese Komorbiditäten zu untersuchen, die Ursachen aufzudecken und Präventionsmaßnahmen zu entwickeln.
Im Moment untersuchen wir neurologische Anomalien, die sich nach einer Herzoperation entwickeln. Dieses Protokoll bietet ein praktikables und reproduzierbares Tiermodell zur Simulation der pädiatrischen Herzchirurgie. Damit können Forscher es als Grundlage nutzen, um viele verschiedene experimentelle Bedingungen und eine Vielzahl anderer Hypothesen zu testen.
Die periphere Kanülentechnik für den kardiopulmonalen Bypass des Schweins in unserem Modell ist sowohl praktisch als auch kostengünstig. Darüber hinaus ermöglicht es eine zuverlässigere Methode zur Beurteilung der postoperativen Ergebnisse als die traditionelle zentrale Kanülentechnik. Die Flexibilität unseres Modells fördert zukünftige Arbeiten in Studien zu angeborenen Herzfehlern und Komorbiditäten.
Zum Beispiel plant unser Labor derzeit, dieses Modell zu erweitern, um die Echtzeitüberwachung von zerebralen Parametern wie dem Sauerstoffversorgungsstatus und dem zerebralen Blutfluss zu untersuchen.
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Übersicht
Dieses Protokoll beschreibt ein neugeborenes Schweinemodell der Herz-Lungen-Maschine (HLM) mit zirkulatorischem und kardialem Stillstand, das darauf abzielt, schwere Hirnschäden und mit der HLM verbundene Komplikationen zu untersuchen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Kardiologie
- Tiermodelle
Hintergrund
- Die Sterblichkeitsraten bei Kindern mit angeborenen Herzfehlern haben sich verbessert, doch Begleiterkrankungen bleiben häufig.
- Das Labor untersucht neurologische Auffälligkeiten nach Herzchirurgie.
- Dieses Protokoll stellt ein reproduzierbares Modell zur Simulation einer pädiatrischen Herzoperation bereit.
- Es ermöglicht die Überprüfung verschiedener experimenteller Bedingungen und Hypothesen.
Zweck der Studie
- Entwicklung eines geeigneten Tiermodells zur Untersuchung der Auswirkungen von Herzchirurgie.
- Zuverlässigere Beurteilung der postoperativen Ergebnisse im Vergleich zu herkömmlichen Methoden.
- Ermöglichung der Forschung zu angeborenen Herzkrankheiten und verwandten Komorbiditäten.
Verwendete Methoden
- Neugeborene Ferkel werden anästhesiert und für die Operation positioniert.
- Es wird eine periphere Kanülierung für den CPB-Aufbau durchgeführt.
- Ein Herzstillstand wird mittels Kaliumchlorid induziert.
- Die postoperative Überwachung umfasst die Beurteilung zerebraler Parameter.
Hauptergebnisse
- Die Gefäßkanülierung und die Herz-Lungen-Maschine erreichten eine Erfolgsrate von 92 %.
- MRTs zeigten frühe Hirnschäden bei Tieren mit Herz-Lungen-Maschine und Herzstillstand.
- Die Diffusions-Tensor-Bildgebung wies Infarktzeichen wirksamer nach als die konventionelle MRT.
Schlussfolgerungen
- Dieses Modell eignet sich zur Untersuchung der Auswirkungen von CPB auf die Gehirngesundheit.
- Es bietet eine Grundlage für zukünftige Forschungen zur angeborenen Herzkrankheit.
- Die Ergebnisse könnten bei der Entwicklung von vorbeugenden Maßnahmen gegen Komorbiditäten helfen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Validierte pädiatrische Tiermodelle sind entscheidend, um translationale Forschung bei angeborenen Herzfehlern sicherer zu gestalten, insbesondere zum Verständnis neurologischer Komplikationen nach Herzchirurgie. Dieses Modell des neugeborenen Ferkels zur extrakorporalen kardiopulmonalen Reanimation nach prolongiertem Kreislaufstillstand ermöglicht eine stringente Hypothesenprüfung und stützt die Vorhersagekraft präklinischer neuroprotektiver Strategien. Aufgrund seiner Reproduzierbarkeit und Anpassungsfähigkeit stellt es ein grundlegendes Werkzeug für die Portfolio-Priorisierung und die mechanistische Risikominimierung in der pädiatrischen kardialen Forschung und Entwicklung dar.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Überprüfung neuroprotektiver Hypothesen in einem klinisch relevanten pädiatrischen Kontext.
- Unterstützt die mechanistische Risikominimierung durch Modellierung von Komorbiditäten, die mit Herzchirurgie assoziiert sind.
- Erleichtert die funktionelle Zielvalidierung für Interventionen zur Verringerung von Hirnschäden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet eine standardisierte, reproduzierbare Plattform zur Bewertung von in Frage kommenden neuroprotektiven Wirkstoffen.
- Ermöglicht die quantitative Beurteilung von Hirnverletzungen mithilfe fortschrittlicher bildgebender Verfahren.
- Ermöglicht die Entwicklung von Assays zur Überwachung zerebraler Parameter und postoperativer Ergebnisse.
Translationale und präklinische Forschung
- Entspricht der krankheitsrelevanten Physiologie von Kindern für die translationale Biomarker-Entdeckung.
- Gewährleistet Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung neuroprotektiver Strategien.
- Unterstützt risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung von pädiatrischen Herzchirurgie-Interventionen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Modell schließt die Lücke zwischen früher Entdeckung und präklinischer Validierung und unterstützt hypothesengetriebene Forschung sowie die quantitative Messung von Ergebnissen im Kontext der pädiatrischen Herzchirurgie.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die gründliche Untersuchung von Neuroprotektions- und Komorbiditätsmechanismen nach Herzstillstand.
- Screening: Bietet reproduzierbare Bedingungen zur Bewertung der Wirksamkeit und Sicherheit von Interventionen.
- Analytik: Liefert quantitative MRT- und Diffusions-Tensor-Bildgebungsdaten für den vergleichenden Analysen.
- Translationale Forschung: Erhält die Krankheitsrelevanz und unterstützt die Biomarkerabstimmung für pädiatrische Populationen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet eine flexible und breit anwendbare Plattform für vielfältige experimentelle Bedingungen und zukünftige Studien.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen in der pädiatrischen Neuroprotektionsforschung.
- Operationaler Wert: Standardisiert Verfahren zur Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit über verschiedene Forschungsteams hinweg.
- Strategischer Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen und verbessert die Kapitalnutzungseffizienz in der frühen pädiatrischen Forschung und Entwicklung.
- Portfolio-Wirkung: Fördert die risikoadjustierte Priorisierung neuroprotektiver und kardialer Interventionen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der pädiatrischen Tierchirurgie und in Techniken der Herz-Lungen-Maschine.
- Benötigt Zugang zu einer hochentwickelten Bildgebungsinfrastruktur zur quantitativen Beurteilung von Hirnverletzungen.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über mehrere Forschungsteams hinweg, um die Reproduzierbarkeit des Protokolls und den Vergleich der Daten zu gewährleisten.
- Kann an verschiedene experimentelle Bedingungen angepasst werden, einschließlich Temperatur- und pharmakologische Interventionen.
- Zu den Einschränkungen gehören anatomische Variabilität und Größenbeschränkungen bei neugeborenen Ferkeln.
