מחקר השוואתי של שיטות שיגור תרופות אל האוזן הפנימית עכבר: Bullostomy Versus הזרקת Transtympanic
8 במרץ 2017
שתי גישות מיקרו-כירורגיות להעברת תרופות מקומיות לאוזן הפנימית מתוארות כאן ומושוות במונחים של השפעה על פרמטרי שמיעה, ציטוארכיטקטורה של השבלול וביטוי סמנים דלקתיים.
המטרה הכוללת של עבודה זו היא לתאר ולהשוות שתי גישות מיקרו-כירורגיות להעברת תרופות מקומיות לאוזן הפנימית במונחים של השפעה על פרמטרי שמיעה וסמני ציטו-ארכיטקטורת שבלול. הליכים אלה יכולים לסייע לנו לענות על שאלות מפתח בתחום השמיעה, במיוחד בפיתוח מחקרים פרו-כימיים בבעלי חיים. היתרון העיקרי של טכניקות אלה הוא שהן זעיר פולשניות.
וזה מאפשר לחומר להגיע באופן דידקטי לאוזן הפנימית. היישום של טכניקות אלה משתרע לטיפול באובדן שמיעה, מכיוון שההליכים המיקרו-כירורגיים שלו מתאימים ללידה יבשה באוזן התיכונה. הדגמה שקטה של שיטה זו היא קריטית, מכיוון שקשה ללמוד בולוסטומיה והזרקה טרנסטימפנית והן דורשות ידע אנטומי והכשרה כירורגית.
כדי להתחיל, הנח אטם אוזניים באוזן הנגדית של עכבר מורדם כדי לקבל תגובות חד-אוזניות בעיקר. לאחר מכן, הנח את העכבר במצב שכיבה על כרית חימום בתוך תא הנחתת קול. הנח את אלקטרודת המחט התת-עורית החיובית מנירוסטה בקרקפת בין האוזניים מעל קודקוד הגולגולת.
הנח את אלקטרודת הייחוס באזור הפרוטיד מתחת לאפרכסת. לאחר מכן הנח את האלקטרודה הקרקעית באזור הגב, הזנב או הגפה האחורית. בדוק את העכבה החשמלית באלקטרודות החיוביות והשליליות.
ודא שהעכבה נמוכה משלושה קילואוהם. הנח את הרמקול הממולא מראש במרחק קבוע מול האוזן שנבחרה, כאשר מרכז הרמקול מיושר עם תעלת השמע החיצונית. ודא שאין מכשולים בין הרמקול לאוזן, ושהאפרכסת פתוחה לחלוטין.
חבר את פלט תחנת העבודה הדיגיטלית לאנלוגית לרמקול שנבחר. כאן משתמשים ברמקולים חופשיים. חבר מגבר עם רעש נמוך ויחס אות לרעש טוב לכניסה האנלוגית לדיגיטלית.
לאחר מכן התחל בתהליך העברת גירויים אקוסטיים לתעלת השמע החיצונית באמצעות גירויים מוגדרים מראש או אותות חדשים שתוכננו עם התוכנה המתאימה. הצג את הגירויים החל בעוצמה גבוהה והפחתת העוצמה בצעדים של 5 עד 10 דציבלים ברמת לחץ קול. רשום את התגובה החשמלית ב-10 אלפיות השנייה הראשונות לאחר הגירוי, כאשר תגובות ABR מעוררות מופיעות בשש עד שמונה אלפיות השנייה.
השתמש בתוכנה כדי לקבוע את סף ה- ABR כמתואר בחלק הכתוב של הפרוטוקול. לאחר מתן הרדמה על פי פרוטוקולים מאושרים, יש לבדוק כי הושג מישור כירורגי של הרדמה בהיעדר תגובה לצביטה בבוהן והצגת נשימה סדירה. השתמש בקוצץ כדי להסיר את הפרווה במשטח הגחון של הצוואר ולהגן על העיניים מפני קרטיטיס בקרנית בעזרת ג'ל מבוסס הידרוקסי-פרופיל-מתיל-צלולוז.
הנח את העכבר באזור הניתוח הסטרילי במצב שכיבה. נקו את העור בתמיסת חיטוי על בסיס פובידון-יוד וכסו בווילון סטרילי. לאחר שימוש באזמל לביצוע חתך אורך של שני סנטימטרים מהלסת התחתונה לעצם הבריח, הסתכל דרך המיקרוסקופ הניתוחי וזהה את הבלוטות התת-לסתיות.
הפרד את שתי הבלוטות התת-לסתות בעזרת מלקחיים, משוך אותן ומקם את מקור השריר הדיגסטרי בעצב הפנים. לאחר מכן, בצע חתך במקור השריר הדיגסטרי בעזרת מספריים, ומשוך אותו בגחון, וחשוף את ההיבט המדיאלי התחתון הבסיסי של בולה התוף. לאחר מכן, השתמש במחט בגודל 27 כדי לקדוח לתוך הבולה וליצור פתח.
נקו את הדם מהאזור הקדוח בעזרת ספוג ג'לטין נספג. אתר את העורק הסטפדיה בקרום החלון העגול המחובר אליו. בעזרת קטטר בגודל 34 ומזרק מיקרו זכוכית, הזרקו לאט שלושה עד חמישה מיקרוליטר של תמיסת רכב דרך הבולוסטומיה וישירות על נישת החלון העגול כדי למלא אותה.
אטמו את הבולוסטומיה עם טיפה אחת עד שתיים של דבק רקמות. החזר את הבלוטות התת-לסתיות למקומן הראשוני, וסגור את חתכי העור בתפר כירורגי משי 5-0. מרחו חומר חיטוי על בסיס פובידון-יוד או כלורהקסידין סביב החתך כדי למנוע זיהום בפצע.
השאר את העכבר על כרית חימום עד שהוא יחזור להכרה מספקת כדי לשמור על שכיבה עצם החזה. החזירו את בעל החיים לכלוב הביתי רק לאחר שהתאושש במלואו. הנח את העכבר בתנוחת דקוביטוס לרוחב והכן באזור כירורגי ספטי מתחת לבשר השמיעה החיצוני כפי שהוצג קודם לכן.
לאחר ביצוע חתך אורכי של 0.5 ס"מ בחלק האנכי של תעלת האוזן החיצונית, אתר את קרום התוף בעזרת המיקרוסקופ הכירורגי. זהה את ה-pars flaccida העליון ב-pars tensa התחתון, המחולק לחלקים קדמיים ואחוריים על ידי ידית ה-malleus. לאחר מכן, בצע מירינגוסטומיה קטנה בחלק הזנב של ה-pars flaccida, וחתך נוסף ב-pars tensa של קרום התוף כדי לאפשר פינוי אוויר במהלך ההזרקה.
השתמש במיקרו-מזרק זכוכית המחובר לצנתר בגודל 34 כדי להזריק בעדינות 10 עד 15 מיקרוליטר של רכב דרך ה-pars flaccida, קרוב לגומחת החלון העגול, עד שהאוזן התיכונה מלאה בבירור. סגור את חתכי העור בתפר כירורגי משי 5-0 ונקה כפי שתואר קודם לכן. גרף זה מציג סף ABR בעכברי C57BL/6J זכרים בני 8 שבועות בתגובה לגירוי לחיצה לפני הניתוח ושבעה, 14 ו-28 ימים לאחר מיקרו-כירורגיה.
נתוני בולוסטומיה מוצגים בכתום, נתוני הזרקת טרנסטימפניה מוצגים בכחול, ונתונים מבעלי חיים שאינם מנותחים מוצגים באפור. גרף זה מציג את ספי ה-ABR בתגובה לגירויים של פרץ טון בטווח של שמונה עד 40 קילו-הרץ באותה תקופה לאחר מיקרו-כירורגיה. שוב, לא נצפו הבדלים משמעותיים בין גישות בולוסטומיה לגישות טרנס-טימפניות.
מחקרים מורפולוגיים מראים כי הסקאלה אינה מראה שינויים לאחר מסירת הרכב על ידי בולוסטומיה או הזרקה טרנסטימפני, מה שמצביע על כך שאף אחד מההליכים לבדו אינו גורם לנזק. בעת ניסיון הליך הבולוסטומיה, חשוב לזכור לסקור את המבנה הביקורתי והאנטומי המקיף את האוזן התיכונה והפנימית של מכרסמים. בעקבות הליכים אלה, ניתן לבצע טכניקות אחרות.
לדוגמה, דגימת ברלין למחקרים פרמקוקינטיים לאחר פיתוחה, טכניקות אלו סוללות את הדרך לחוקרים בתחום מדעי המוח השמיעתי לחקור טיפולים מקומיים פוטנציאליים במודלים של בעלי חיים, בעיקר במכרסמים. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לתת תרופות באוזן התיכונה וכיצד להעריך שמיעה במכרסמים.
סקירה כללית
מחקר זה מתאר ומשווה בין שתי גישות של מיקרו-כירורגיה להחדרה מקומית של תרופות לאוזן הפנימית, תוך התמקדות בהשפעותיהן על פרמטרים של שמיעה ועל הציטוארכיטקטורה של השבלול.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- מדעי המוח
- אוזן, גרון ואף
- פרמקולוגיה
רקע
- הולכה מקומית של תרופות לאוזן הפנימית היא קריטית לטיפול באובדן שמיעה.
- טכניקות זעיר-פולשניות יכולות לשפר את התוצאות הטיפוליות.
- הבנת ההשפעה על מבני השבלול חיונית לפיתוח טיפולים יעילים.
- לשיטות קודמות יש מגבלות שגישות חדשות אלו שואפות לפתור.
מטרת המחקר
- להערכת היעילות של טכניקות בולוסטומיה (bullostomy) והזרקה טרנס-טימפנית (transtympanic injection).
- להערכת השפעתן על התפקוד השמיעתי ובריאות השבלול (cochlea).
- לספק פרוטוקול מפורט עבור טכניקות מיקרו-כירורגיות אלו.
שיטות שבהן נעשה שימוש
- דגמי בעלי חיים (עכברים מסוג C57BL/6J) שימשו לביצוע הפרוצדורות הכירורגיות.
- הערכות אלקטרופיזיולוגיות בוצעו למדידת תגובות גזע המוח השמיעתי (ABR).
- ניתוח היסטולוגי בוצע להערכת הציטו-ארכיטקטורה של השבלול.
- בוצע ניתוח השוואתי של שתי הטכניקות הכירורגיות.
תוצאות עיקריות
- לא נצפו הבדלים משמעותיים בספי שמיעה (ABR thresholds) בין שתי הטכניקות.
- המורפולוגיה של השבלול נותרה שלמה לאחר שני ההליכים.
- שתי השיטות הוכיחו יעילות בהחדרת חומרים טיפוליים.
מסקנות
- הן בולוסטומיה (bullostomy) והן הזרקה טרנס-טימפנית הן שיטות יעילות להחדרת תרופות לאוזן הפנימית.
- ניתן להשתמש בטכניקות אלו במחקרי שמיעה ובטיפולים עתידיים.
- דרושים מחקרים נוספים כדי למטב גישות אלו עבור יישומים קליניים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
החדרה מדויקת ומינימלית פולשנית של תרופות לאוזן הפנימית מהווה אתגר קריטי במחקר שמיעתי פרה-קליני, המשפיע ישירות על רמת הביטחון בניבוי של מודלים תרגומיים לטיפולים באובדן שמיעה. הערכה השוואית זו של bullostomy והזרקה transtympanic בעכברים מספקת מידע לתהליכי תיקוף של מטרות בשלבים מוקדמים ותומכת בקידום של אסטרטגיות הובלה מקומית תוך התחשבות בסיכונים. התמקדות המחקר בשימור תפקודי ומורפולוגי מבטיחה רלוונטיות לקבלת החלטות בשלבי הפיתוח של תרופות אוטולוגיות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר הערכה קפדנית של השפעות תרופתיות מקומיות על התפקוד השמיעתי ומבנה השבלול (cochlear structure).
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי בידוד משתנים הקשורים לאספקה במודלים פרה-קליניים.
- מקל על תיקוף תפקודי של המטרה באמצעות מדדים כמותיים של ABR והיסטולוגיה.
סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)
- מספק זרימות עבודה מיקרו-כירורגיות מתוקפות למתן תרכובות הניתן לשחזור לאוזן הפנימית.
- מבצע סטנדרטיזציה של פרמטרי ההגשה, ובכך תומך בשחזור הבדיקות ובהשוואה בין מחקרים.
- מאפשר מדידה כמותית של ספי auditory thresholds עבור יישומי סריקה בשלבים מאוחרים יותר.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה את שיטות ההגשה הפרה-קליניות להליכים קליניים תוך-טימפניים, ובכך מחזקת את הרצף התרגומי.
- תומכת בניתוח סממנים ביולוגיים באמצעות qRT-PCR של סממני דלקת ברקמת השבלול.
- מפחיתה סיכון ביולוגי על ידי הדגמת השפעה מינימלית על הציטו-ארכיטקטורה והתפקוד של השבלול.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
טכניקות מיקרו-כירורגיות אלו ממקמות את הולכת התרופות המקומית בתוך הרצף שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני, ובכך מגשרות בין מחקרים מכניסטיים מוקדמים לבין מחקר תרגומי בטיפולים שמיעתיים.
- ביולוגיה של גילוי: מאפשרת בדיקת השערות על השפעות של תרופות במערכת מבוקרת הרלוונטית למחלה.
- סריקה: מספקת תוצאות היסטולוגיות ו-ABR כמותיות וניתנות לשחזור לצורך הערכת תרכובות.
- אנליטיקה: תומכת בהשוואה סטטיסטית של שיטות הובלה ותוצאות תפקודיות.
- מחקר תרגומי: מספקת רצף עם הליכים קליניים ותומכת בהתאמה של סממנים ביולוגיים.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמה לשימוש חוזר למחקרי הובלה מקומית בפורטפוליים של מחקר שמיעתי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי באסטרטגיות של הולכה מקומית ומפחית עמימות מכניסטית.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של פרוטוקולים מיקרו-כירורגיים לצורך הדירות ויכולת הרחבה בין מחקרים.
- ערך אסטרטגי: מספק בסיס לקבלת החלטות של go/no-go עבור מודליות הולכה ומשפר את יעילות ההון.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים של מועמדים לתרופות שמיעתיות ושל טכנולוגיות הולכה.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות מיקרו-כירורגית מיוחדת וידע אנטומי במבנה האוזן של מכרסמים.
- דורש גישה למערכות רישום אלקטרופיזיולוגיות ולתשתית לניתוח היסטולוגי.
- מצריך סטנדרטיזציה של פרוטוקולים כירורגיים ואנליטיים בין צוותים שונים לצורך הדירות (reproducibility).
- התאמה למינים אחרים או למודלים של מחלות עשויה לדרוש אופטימיזציה של הפרוטוקול.
- יש לקחת בחשבון מגבלות של נפח ודיוק בהגשה לצורך התאמה טרנסלציונלית.
