כל 3D-לב בדיקת רקמות שריר הלב
12 באפריל 2017
פרוטוקול זה מתאר שיטה חדשה השוואת 3D של רקמת שריר לב כולו-לב עם MRI. זה נועד עבור ההערכה המדויקת של זריקות intramyocardial באזור הגבול האוטם של מודל חזירי כרוני של אוטם שריר לב.
קריין}המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא להקל על שיטה מובנית וניתנת לשחזור לעיבוד תלת מימדי של רקמת לב שלמה שניתן להשתמש בה כדי להעריך את דיוק המיקוד של זריקות אינטרמיוקרדיאליות לאזור גבול האוטם. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הרפואה הלב-רגנרטיבית, כגון פיתוח תרגול ואופטימיזציה של טכניקות הזרקה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מציעה שיטה סטנדרטית וניתנת לשחזור לעיבוד תלת מימדי של רקמות לב שלמות.
ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על פיתוח טיפולים רגנרטיביים לבביים ואימות דיוק ההזרקה של טכניקות אספקה רגילות. מטרת הטיפול בתאי גזע לבביים היא להזריק תאים לאזור גבול האוטם לגירוי של כלי דם מקומיים והגנה מפני קרדיומיוציטים. לכידת הלב בשלב הדיאסטולי הסופי דורשת תרגול וסבלנות.
הדגמה חזותית של שלבים אלה היא קריטית. התחל בהפרדת קרום הלב מהלב המוזרק למיקרו-חרוזים, תוך שמירה על הפרוזדורים והחדרים שלמים. לאחר הסרת כל הרקמה, השתמש במספריים של קלינקנברג כדי לנתח את אבי העורקים העולה כסנטימטר אחד מעל המסתם האאורטלי, ולחתוך את ורידי הקוואל והריאה התחתונים כסנטימטר אחד מהפרוזדור.
לאחר קיבוע קודקוד הלב לתחתית מיכל ההטמעה מפלסטיק כדי למנוע ציפה, הניחו 2-0 תפרים דרך החלק הנותר של אבי העורקים לשולי המיכל, וקבעו את הלב. הקפידו שהלב יהיה מרוכז ולא נוגע בדפנות המיכל. כאשר האיבר מאובטח בגיאומטריה דיאסטולית קצה, השתמש במלחציים נגד יתושים כדי לאחוז בווריד התחתון והשתמש במזרק של 50 מיליליטר כדי להזריק לאט לאט אגר טרי של 50 עד 60 מעלות צלזיוס לתוך האטריום הימני דרך וריד הקוואל העליון עד שגם האטריום הימני וגם החדר מתמלאים לחלוטין.
כדי להשיג לב מוטבע הדומה לגיאומטריה הדיאסטולית הסופית ככל האפשר, קבע את קודקוד החדר השמאלי לתחתית המיכל ומלא את החדר הימני באגר בזמן שרידי הריאה מהודקים. לאחר מכן, הניחו מהדק יתושים על ורידי הריאה והעבירו בעדינות מזרק חדש מלא אגר 50 מיליליטר בכיוון הנסיגה דרך שסתומי אבי העורקים. הזרקו לאט את התמיסה לחדר השמאלי עד שהחדר והפרוזדור השמאלי מלאים לחלוטין, מהדקים את אבי העורקים לאחר מילוי החדר השמאלי.
כעת, שפכו את האגר הנותר לתוך המיכל עד שהלב מכוסה במלואו והניחו שני צינורות פלסטיק קשיחים בתוך מיכל ההטבעה כדי לשמש כמבני ייחוס במהלך רישום התמונה. לאחר מכן הניחו את הלב על שתיים עד שבע מעלות צלזיוס למשך ארבע שעות לפחות כדי למצק את האגר. לאחר הדמיית תהודה מגנטית, הפוך את המיכל הפוך ואפשר לאוויר בין האגר לדפנות המיכל להסיר את תמיסת האגר המוצקה ואת הלב מהמיכל.
הסר את מוטות הפלסטיק. לאחר מכן השתמש בפורס בשר כדי לחתוך את גוש האגר ואת הלב בפרוסות של חמישה מילימטר מהקודקוד לבסיס הלב, תוך חיתוך מקביל לתחתית גוש האגר כדי לשמור על זווית הפרוסות זהה לתמונות התהודה המגנטית הנרכשות. לאחר שכל הפרוסות הושגו, צבעו את דגימות הרקמה ב-TTC.
לאחר 15 דקות, צלמו את הפרוסות משני הצדדים בזווית מאונכת, ואז שטפו בזהירות את החלקים במי מלח של 0.9%. כדי לצלם את הדגימות במיקרוסקופ פלואורסצנטי, בחר הדמיית מצב פלואורסצנטי בסורק המצב המשתנה והגדר את גודל הפיקסלים ל-100 על 100 מיקרון. עבור בלוק המסנן הראשון, בחר מסנן מעבר פס החופף לאורך גל הפליטה של הקרינה החרוזית בערוץ הראשון, ולאחר מכן למסנן מעבר פס עבור בלוק המסנן השני מחוץ לאורך גל הפליטה בערוץ שני.
לאחר מכן, בחר את בלוק המסנן המתאים, הגדר את צינור מכפיל הפוטו למתח המתאים, ואת לייזר העירור לאורך גל העירור הקרוב ביותר לזה של המיקרו-חרוזים המוזרקים. לאחר קבלת כל התמונות, בתוכנת העיבוד המתאימה, פלח את גבולות שריר הלב והחדר השמאלי האנדו-ואפיקרדיאלי בתמונות התהודה המגנטית ואחריו פילוח דומה של שריר הלב ואתרי ההזרקה בתמונות הקרינה. לאחר מכן בצע אינטרפולציה ליניארית של הקטעים הרשומים בתמונה משני צידי הפרוסות כדי לשחזר את עובי הדגימה המקורי וליצור מודל תלת מימדי של הנתונים.
כאשר הלב מאובטח בקצה דיאסטולי כמו גיאומטריה כפי שהודגם זה עתה, בניסוי מייצג זה, האגר נצמד בהצלחה לרקמת הלב ואפשר לחתוך את הרקמה בזווית הרצויה בעובי פרוסה שווה. הן בתמונות הקרינה הדו-ממדית והן בתמונות התהודה המגנטית, אתרי הצלקת וההזרקה נבדלים בבירור. רקמה מוכתמת TTC ותמונות תהודה מגנטית משופרות של גדוליניום מאוחר מספקות בקרה להערכת צלקות בהדמיה פלואורסצנטית.
הדמיה לאחר עיבוד מאפשרת שחזור של הגיאומטריה התלת מימדית של הלב ex vivo על סמך הסגמנטציות ותמונות הקרינה, מה שמאפשר להעריך את דיוק ההזרקה התלת מימדית. במחקר זה, משקעי ההזרקה ואזור גבול האוטם היו מוגנים על הדופן האנדוקרדיאלית, ונמדדו המרחקים בין ההקרנות על פני השטח האנדוקרדיאליים. בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו הערכה כירורגית, כימות גודל אוטם או אימות של שיטות הדמיה תלת מימדיות אחרות.
השתמשנו בטכניקה זו כדי להעריך את דיוק ההזרקה לאזור גבול האוטם. מחקר זה נערך כדי לשפר את הטיפול הקרדיו-רגנרטיבי באי ספיקת לב. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להכין את הלב, כיצד להטמיע ולעבד רקמת לב וכיצד לבצע הדמיה פלואורסצנטית של דגימות רקמת לב.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר שיטה חדשנית להשוואה תלת-ממדית של רקמת שריר הלב של לב שלם באמצעות MRI. שיטה זו מקלה על הערכת הזרקות תוך-שריריות באזור הגבול של האוטם במודל חזيري כרוני של אוטם שריר הלב.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מחקר קרדיווסקולרי
- רפואה רגנרטיבית של הלב
- הסתמךה של השריר הלבבי (Myocardial infarction)
רקע
- הזרקות תוך-שריריות של השריר הלבבי הן קריטיות לטיפולים קרדיאליים.
- שיטות סטנדרטיות לעיבוד רקמות נחוצות לצורך הדירות (reproducibility).
- טכניקות דימות בתלת-ממד משפרות את דיוק הערכות ההזרקה.
- מחקר זה מתמקד באזור הגבולי של האוטור (infarct border zone) במודל של חזיר.
מטרת המחקר
- פיתוח שיטה מובנית לעיבוד תלת-ממדי של רקמת לב שלמה.
- הערכת דיוק המיקוד של הזרקות תוך-שריריות של השריר הלבבי (intramyocardial).
- אופטימיזציה של טכניקות הזרקה ברפואה לחידוש הלב (cardioregenerative medicine).
שיטות שנעשה בהן שימוש
- פרוטוקול לעיבוד רקמות של לב שלם בתלת-ממד.
- דימות בתהודה מגנטית (MRI) לצורך השוואת רקמות.
- מודל חזירים כרוני של אוטם שריר הלב.
- טכניקות ללכידת שלב הדיאסטולה הסופי.
תוצאות עיקריות
- שיטה סטנדרטית משפרת את ההדירות בעיבוד רקמות.
- דיוק משופר בהערכת יעדי ההזרקה.
- השלכות פוטנציאליות על טיפולים רגנרטיביים לבביים.
- תיקוף של טכניקות הזרקה לשיפור התוצאות.
מסקנות
- הפרוטוקול מספק שיטה מהימנה להערכה בתלת-ממד של רקמת השריר בלב (myocardial tissue).
- הוא תומך בפיתוח של טיפולים קרדיאליים יעילים.
- מחקרים עתידיים יכולים להתבסס על גישה סטנדרטית זו.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית לדרג ניהולי
דיוק במיקום ההזרקה התוך-שרירית בלב (intramyocardial) הוא קריטי להערכת טיפולים רגנרטיביים של הלב, שכן הזרקה לאתר שגוי עלולה להטעות את הערכות היעילות במודלים פרה-קליניים. פרוטוקול זה מאפשר עיבוד סטנדרטי של רקמת לב שלמה בתלת-ממד לצורך כימות דיוק ההזרקה בתוך אזור הגבול של האוטם (infarct border zone), ובכך תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים של התערבויות המבוססות על תאי גזע וביולוגיות. על ידי אספקת תיקוף מרחבי הדיר, הוא משפר את הביטחון החזוי בהחלטות שלבים מוקדמים בגילוי מועמדים לטיפולים קרדיווסקולריים.
יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות על ידי תיקוף של הובלה מדויקת של חומרים רגנרטיביים לאזור הגבול של האוטם.
- ערך תפעולי: מספק שיטה סטנדרטית להפחתת סיכונים במעורבות המטרה באמצעות אישור מרחבי מדויק של השקעת הביולוגיה.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay Development)
- ערך מדעי: מייצר קריאות מרחביות תלת-ממדיות כמותיות התומכות בסטנדרטיזציה של בדיקות עבור מערכות להחדרה לתוך השריר הלבבי.
- ערך תפעולי: מקל על הכנת חתכי רקמה מתוקפים עבור תהליכי עבודה של ניתוח מבוסס פלואורסצנציה ו-MRI.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך מדעי: תומך בתיקוף של מערכות רלוונטיות למחלה על ידי קישור דיוק ההזרקה לתוצאות תפקודיות במודלים של אוטם שריר הלב כרוני.
- ערך תפעולי: מבטיח רציפות תרגומית משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני באמצעות סטנדרטיזציה של עיבוד רקמות בין אתרי המחקר.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
השיטה משתלבת ברצף הגילוי על ידי מתן אפשרות לאימות לאחר ההזרקה, בעקבות זיהוי המולקולה המובילה ולפני מחקרי יעילות פרה-קליניים, ובכך היא מבטיחה כי האפקטים הביולוגיים שנצפו נובעים מהגעה למסירה אנטומית נכונה.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת השערות על ידי אישור השאלה האם ביולוגים מוזרקים מגיעים למיקרו-סביבה המיועדת של אזור הגבול של האינפארקט.
- סריקה: מספקת מוכנות לבדיקה באמצעות חיתוך רקמות סטנדרטי, דימוי ושחזור תלת-ממדי להערכה עקבית של הובלת תרכובות או תאים.
- אנליטיקה: מספקת מדידות כמותיות של משתנים תלויים (למשל, מרחקים מהזרקה לאזור הגבול) המאפשרות השוואה אובייקטיבית של טכניקות הובלה.
- מחקר תרגומי: מקשר לרצף פרה-קליני על ידי תיקוף העובדה שחומרים רגנרטיביים מופקדים באזור הגבול של האינפארקט המוגדר אנטומית, בהלימה למטרות של הפחתת סיכונים מכניסטיים.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמה ניתנת לשימוש חוזר לעיבוד רקמות, הישמימה למספר תוכניות רגנרטיביות של הלב ולאפשרויות הזרקה שונות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בחיזוי על ידי הפחתת עמימות מכניסטית בשאלה האם השפעות טיפוליות נובעות ממעורבות נכונה של המטרה.
- ערך תפעולי: משפר את השחזוריות והסטנדרטיזציה בין מעבדות באמצעות פרוטוקולים מוגדרים של שיקום (embedding), חיתוך ודימות.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות של המשך או הפסקה (go/no-go) על ידי סינון תוצאות חיוביות שגויות הנובעות מהזרקה שאינה במטרה, ובכך מגביר את יעילות ההון.
- השפעה על פורטפוליו: מאפשר החלטות קידום מותאמות סיכון על ידי אישור מסירה לאתר המטרה לפני השקעה במחקרי תוצאות תפקודיות יקרים.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בטיפול ברקמות לב, MRI והדמיה פלואורסצנטית לצורך סגמנטציה מדויקת ושחזור תלת-ממדי.
- תלוי בגישה למערכות MRI, סורקים בעלי מצבי פעולה משתנים, ותוכנת עיבוד לאחר צילום המסוגלת לבצע רישום תמונות (image registration) ומידול תלת-ממדי.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של כיוון הטמיעה, עובי הפרוסות ופרוטוקולי הצביעה כדי להבטיח השוואתיות של הנתונים.
- התאמה למערכות מודלים שונות עשויה לדרוש התאמות של טמפרטורת ההטמעה, זווית הפריסה ותזמון הצביעה, בהתבסס על גודל הרקמה והרכבה.
- מגבלות מעשיות כוללות דפורמציה של הרקמה במהלך ההטמעה והצורך בלכידה גיאומטרית מדויקת בשלב ה-end-diastolic כדי לשמור על נאמנות אנטומית.
