Modèle grand animal pour évaluer l’efficacité de la thérapie génique dans le cœur ischémique
2 septembre 2021
La thérapie génique myocardique pour les cardiopathies ischémiques est très prometteuse pour les thérapies futures. Ici, nous introduisons un grand modèle animal pour évaluer l’efficacité de la thérapie génique dans le cœur ischémique.
Les méthodes et modalités d’imagerie utilisées dans ce protocole constituent une excellente image de la sécurité et de l’efficacité de la thérapie génique dans le cœur ischémique avant de passer aux essais cliniques. Les principaux avantages de cette technique sont le faible caractère invasif du modèle d’ischémie, mais aussi le ciblage précis de la thérapie génique sur des zones hypokinétiques mais toujours viables du cœur. Commencez par effectuer l’échocardiographie transthoracique avant l’opération d’ischémie, le transfert de gènes et l’euthanasie pour évaluer tout liquide péricardique détectable et déterminer la souche myocardique.
Placez le transducteur dans le troisième ou quatrième espace intercostal sous l’aisselle du porc avec un marqueur pointant vers le sternum du porc pour accéder aux vues parasternales à axe court au niveau de la valve mitrale, du muscle papillaire et de l’apical. Appuyez ensuite sur Acquérir pour enregistrer un clip. Pour effectuer l’angiographie coronaire directement avant l’opération d’ischémie, utilisez un cathéter 6-F sous guidage fluoroscopique avec un agent de contraste iodé pour imager l’artère coronaire droite, l’artère coronaire ascendante gauche et l’artère descendante antérieure gauche.
Pour l’imagerie par cinéma dans l’auto-injecteur, réglez la durée du bolus à trois secondes et le volume total pour 21 millilitres, puis appuyez sur simple, et oui pour administrer un agent de contraste iodé dans le ventricule gauche via un cathéter 5-F en queue de cochon. Effectuer une imagerie cinée de l’animal au repos, puis administrer de la dobutamine par voie intraveineuse et des doses croissantes pour l’induction de stress. Une fois que la fréquence cardiaque cible de 160 battements par minute est atteinte, effectuez une imagerie cinée et retirez le cathéter en queue de cochon.
Pour calculer la fraction d’éjection, ouvrez le logiciel de mesure, sélectionnez l’analyse ventriculaire de l’image en question. Faites défiler l’image pour sélectionner une période, une dans la diastole et une dans la systole, puis sélectionnez un outil pour dessiner les contours ventriculaires de chaque période. Pour induire l’ischémie myocardique chronique, 14 jours avant le transfert de gènes, placez une bobine sur l’artère coronaire gauche, glissez l’endoprothèse goulot vers l’artère coronaire gauche et placez l’endoprothèse distale à la première diagonale.
Gonfler l’endoprothèse à la pression nominale dans l’artère, en utilisant un déflateur avec un rapport stent/lumen de 1,3 pour ancrer le goulot d’étranglement en place. Après 15 secondes supplémentaires, dégonfler l’endoprothèse, retirer l’équipement de l’artère et s’assurer de la mise en place correcte d’un stent goulot d’étranglement par angiographie. Après angiographie et mesures fonctionnelles sous guidage fluoroscopique, introduisez un cathéter de cartographie dans le ventricule gauche via la gaine fémorale pour la cartographie électro-anatomique, collectez au moins 100 points du ventricule gauche et cliquez sur accepter pour approuver un point.
Dans la carte finale, pour la viabilité, utilisez une tension unipolaire supérieure à cinq millivolts comme critère. Et pour l’hypokinésie, choisir un raccourcissement linéaire local aussi bas que possible, au moins aussi bas que 12% mais de préférence inférieur à 6%Après euthanasie l’animal, prélever le cœur de la cavité thoracique. Une fois le cœur récolté rincé, placez une aiguille de calibre 18 au-dessus de la valve aortique et fixez l’aiguille à une pompe à perfusion.
Perfuser le cœur avec 750 millilitres de paraformaldéhyde à 1%. Utilisez un couteau tranchant pour trancher le cœur en tranches d’un centimètre d’épaisseur et prélevez les échantillons de la zone de transfert de gènes en 4% de paraformaldéhyde et d’azote liquide. Conservez les échantillons pour les colorer dans du paraformaldéhyde à 4 % pendant 48 heures à quatre degrés Celsius.
L’efficacité de la thérapie génique a été analysée en mesurant la déformation circonférentielle, la fraction d’éjection et la perfusion myocardique par TEP 15O-eau. Les échantillons de tissus peuvent être prélevés directement dans la zone de transfert de gènes, en comparant le cœur à la carte électroanatomique. L’expression transgénique et l’angiogenèse thérapeutique ont été évaluées par analyse histologique immunitaire en analysant le nombre de cellules positives après coloration de la bêta-galactosidase et en analysant la zone capillaire myocardique, après coloration de la molécule d’adhésion plaquettaire / cellule endothéliale 1.
Il est important de confirmer la mise en place de l’endoprothèse goulot par angiographie et prélèvement d’échantillons dans la zone de transfert de gènes, ce qui pourrait être confirmé en comparant le cœur à la carte électroanatomique. Dans l’ensemble, il est crucial d’effectuer toutes les mesures de la manière la plus reproductible.
Consultez la transcription complète et accédez à des milliers de vidéos scientifiques
Aperçu
Cet article traite d'un modèle animal de grande taille permettant d'évaluer l'efficacité de la thérapie génique myocardique dans la maladie cardiaque ischémique. Les méthodes décrites fournissent des informations sur la sécurité et l'efficacité de la thérapie génique avant les essais cliniques.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Recherche cardiovasculaire
- Thérapie génique
- Maladie cardiaque ischémique
Contexte
- La thérapie génique myocardique montre des résultats prometteurs pour le traitement des maladies cardiaques ischémiques.
- Les modèles chez les grands animaux sont essentiels pour l'évaluation préclinique.
- Comprendre l'efficacité de la thérapie génique est crucial avant les essais chez l'humain.
- La faible invasivité et le ciblage précis constituent des avantages clés des méthodes proposées.
Objectif de l'étude
- Évaluer la sécurité et l'efficacité de la thérapie génique dans les affections cardiaques ischémiques.
- Mettre en place un modèle animal de grande taille fiable pour les recherches futures.
- Évaluer la déformation myocardique et la détection du liquide péricardique.
Méthodes utilisées
- Échocardiographie transthoracique pour évaluer la déformation myocardique.
- Angiographie coronaire réalisée à l’aide d’un cathéter de 6 F sous guidage fluoroscopique.
- Utilisation d’un agent de contraste à base d’iode pour l’imagerie des artères coronaires.
- Évaluation des zones hypokinétiques mais viables du cœur en vue d’une thérapie génique ciblée.
Résultats principaux
- Démontré la faible invasivité du modèle d'ischémie.
- Fourni une image claire de la sécurité et de l'efficacité de la thérapie génique.
- Identifié des stratégies ciblées efficaces pour la thérapie génique.
- Mis en place un cadre pour les essais cliniques futurs.
Conclusions
- La thérapie génique myocardique présente un potentiel important pour le traitement des maladies cardiaques ischémiques.
- Le modèle développé est adapté à l'évaluation préclinique.
- Des études supplémentaires sont nécessaires pour confirmer les résultats dans des contextes cliniques.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Ce modèle animal de grande taille permet l'évaluation préclinique de la thérapie génique dans la maladie cardiaque ischémique en reproduisant des critères d'évaluation cliniquement pertinents et en permettant un ciblage précis de l'angiogenèse thérapeutique. L'approche réduit le risque de transposition en alignant les résultats des études animales sur les attentes des essais humains grâce à des évaluations standardisées par imagerie et fonctionnelles. Elle fournit un cadre reproductible pour diminuer les risques associés aux candidats à la thérapie génique avant les études permettant l'ouverture d'un dossier d'essai clinique (IND).
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet d'étudier des hypothèses relatives à l'angiogenèse thérapeutique dans un modèle porcin d'ischémie cardiaque pertinent pour la maladie.
- Valeur opérationnelle : Utilise la cartographie électroanatomique pour cibler précisément le transfert génique vers des régions myocardiques hypokinétiques mais viables, améliorant ainsi la confirmation du ciblage.
- Valeur prédictive : Évalue l'efficacité à l'aide de la déformation circonférentielle, de la fraction d'éjection et de la perfusion par TEP au 15O-eau — des paramètres quantitatifs prédictifs de la réponse clinique.
Développement de tests et criblage
- Préparation du test : Établit des protocoles normalisés d'imagerie par ultrasons, d'angiographie coronaire et de scan PET afin de garantir des lectures fonctionnelles reproductibles entre les cohortes d'étude.
- Paramètres quantitatifs : Génère des données mesurables de déformation, de fraction d'éjection et de perfusion qui soutiennent la standardisation des tests et la comparabilité entre laboratoires.
- Extensibilité : Permet des séances d'imagerie répétées (état de base, post-ischémie, post-transfert génique), permettant une évaluation longitudinale au sein d'un même modèle animal.
Recherche translationnelle et préclinique
- Pertinence pour la maladie : Imiter la maladie coronarienne chronique par une ischémie induite par stent dans l'artère coronaire gauche, en accord avec la physiopathologie humaine.
- Continuité translationnelle : Utiliser des modalités d'imagerie cliniquement acceptées (écho, angiographie, TEP) afin de relier les résultats précliniques à la conception des essais cliniques.
- Progrès ajusté au risque : Permettre des décisions d'aller ou de ne pas aller de l'avant fondées sur des seuils prédéfinis d'efficacité et de sécurité dérivés d'une validation histologique et d'imageries multimodales.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Ce modèle s'inscrit dans la continuité découverte-préclinique en fournissant une validation fonctionnelle après l'identification de la cible et avant l'optimisation du composé candidat, en particulier pour les candidats à la thérapie génique nécessitant une preuve de mécanisme in vivo.
- Biologie de la découverte : Permet de tester des hypothèses sur les facteurs angiogéniques en assurant une délivrance ciblée et un suivi longitudinal de la récupération myocardique.
- Évaluation : Fournit des sorties d'imagerie standardisées et quantitatives (déformation, FE, perfusion) permettant une évaluation comparative de différents vecteurs de thérapie génique.
- Analytique : Offre des flux de données multimodaux — imagerie fonctionnelle, densité capillaire histologique et expression du transgène — pour une évaluation intégrée de l'efficacité.
- Recherche translationnelle : Aligne les critères précliniques sur les mesures utilisées dans les essais cliniques, renforçant ainsi la fiabilité prédictive des approches d'angiogenèse thérapeutique.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place une plateforme réutilisable pour évaluer plusieurs cibles de thérapie génique dans la maladie cardiaque ischémique, réduisant ainsi les redondances dans le développement de modèles.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Réduit l'ambiguïté mécanistique en associant l'emplacement du transfert génique (via la carte électroanatomique) à l'amélioration fonctionnelle et à la croissance capillaire dans le myocarde viable mais hypokinétique.
- Valeur opérationnelle : Garantit la reproductibilité grâce à des protocoles d'imagerie standardisés, à la vérification du positionnement des stents et à des prélèvements tissulaires en aveugle provenant des zones cartographiées de transfert génique.
- Valeur stratégique : Améliore la prise de décision « aller/non aller » en exigeant une concordance entre la récupération fonctionnelle, les gains de perfusion et l'angiogenèse histologique avant toute progression.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation ajustée au risque des programmes de thérapie génique fondée sur l'efficacité préclinique dans un modèle animal de grande taille prédictif du contexte clinique.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en chirurgie sur grands animaux, en cardiologie interventionnelle et en cartographie électroanatomique pour un positionnement précis des stents et des cathéters.
- Dépend de l'accès à une infrastructure d'imagerie comprenant l'échographie, la fluoroscopie et des scanners TEP/TDM capables d'imagerie de perfusion à l'eau marquée au 15O.
- Exige des procédures opératoires normalisées pour l'induction de l'ischémie, le transfert génique et la collecte multimodale des critères de jugement afin d'assurer la reproductibilité des données.
- Implique des adaptations à prendre en compte lors de l'extension du modèle à d'autres modèles d'ischémie ou à d'autres vecteurs de transfert génique (par exemple, viraux contre non viraux).
- Est limité par la nécessité de personnel et d'équipements spécialisés, ce qui peut augmenter la complexité et le coût de l'étude par rapport aux modèles rongeurs.
F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:45
Transthoracic Echocardiography
1:22
Coronary Angiography and Left Ventricle Cine Imaging Under Rest and Dobutamine Stress
2:39
Ischemia Operation
3:22
Gene Transfer
4:00
Sample Collection
4:41
Results: Assessment of Gene Therapy Efficacy
5:26
Conclusion
