מודל בעלי חיים גדולים להערכת יעילות הטיפול הגנטי בלב איסכמי
2 בספטמבר 2021
טיפול גנטי בשריר הלב למחלות לב איסכמיות טומן בחובו הבטחה גדולה לטיפולים עתידיים. כאן, אנו מציגים מודל חייתי גדול להערכת היעילות של ריפוי גנטי בלב איסכמי.
השיטות ושיטות ההדמיה המשמשות בפרוטוקול זה מהוות תמונה מצוינת של הבטיחות והיעילות של ריפוי גנטי בלב איסכמי לפני שממשיכים לניסויים קליניים. היתרונות העיקריים של טכניקה זו הם הפולשנות הנמוכה של מודל האיסכמיה, אלא גם מיקוד מדויק של הטיפול הגנטי לאזורים היפוקינטיים אך עדיין קיימא של הלב. התחל על ידי ביצוע אקוקרדיוגרפיה transthoracic לפני ניתוח איסכמיה, העברת גנים, המתת חסד כדי להעריך כל נוזל קרום הלב לגילוי ולקבוע את מתח שריר הלב.
הניחו את המתמר בחלל הבין-קוסטלי השלישי או הרביעי מתחת לבית השחי של החזיר עם סמן המצביע על עצם החזה של החזיר לצורך גישה למבט על ציר קצר פאראסטרנלי ברמת המסתם המיטרלי, שריר הפפילרי ורמות האפיקל. לאחר מכן לחץ על רכישה כדי לשמור קליפ. לביצוע אנגיוגרפיה כלילית ממש לפני ניתוח איסכמיה יש להשתמש בצנתר 6-F בהנחיה פלואורוסקופית עם חומר ניגוד יוד כדי לדמות את העורק הכלילי הימני, העורק הכלילי העולה השמאלי והעורק היורד הקדמי השמאלי.
עבור הדמיית cine במזרק האוטומטי, הגדר את משך הבולוס לשלוש שניות, ואת הנפח הכולל עבור 21 מיליליטר, ולאחר מכן לחץ יחיד, וכן כדי לתת חומר ניגוד יוד לחדר השמאלי באמצעות צנתר זנב חזיר 5-F. בצע הדמיית cine של החיה במנוחה ולאחר מכן לתת dobutamine תוך ורידי מינונים מסלימים עבור השראת מתח. לאחר שהושג דופק יעד של 160 פעימות לדקה, מבצע הדמיה ומוציא את צנתר זנב החזיר.
כדי לחשב את מקטע השליפה פתח את תוכנת המדידה, בחר ניתוח חדרי של התמונה המדוברת. גלול בתמונה כדי לבחור מסגרת זמן, אחת בדיאסטולה ואחת בסיסטולה, ולאחר מכן בחר כלי לציור קווי מתאר חדריים של כל מסגרת זמן. לגרימת איסכמיה כרונית של שריר הלב, 14 יום לפני העברת הגנים, הניחו סליל לעורק הכלילי השמאלי, החליקו את סטנט צוואר הבקבוק לעורק הכלילי השמאלי, והניחו את הסטנט באופן מרוחק לאלכסון הראשון.
ניפוח הסטנט ללחץ נומינלי בעורק, באמצעות אינדפלטור עם יחס סטנט לומן של 1.3 לעיגון צוואר הבקבוק במקומו. לאחר 15 שניות נוספות, לרוקן את הסטנט, למשוך את הציוד מן העורק, ולהבטיח את המיקום הנכון של סטנט צוואר בקבוק על ידי אנגיוגרפיה. לאחר אנגיוגרפיה ומדידות תפקודיות בהנחיה פלואורוסקופית יש להכניס קטטר מיפוי לחדר שמאל דרך מעטפת הירך למיפוי אלקטרו אנטומי, ולאסוף לפחות 100 נקודות מהחדר השמאלי, וללחוץ על קבל כדי לאשר נקודה.
במפה הסופית, לצורך כדאיות, השתמש במתח חד קוטבי מעל חמישה מיליוולטים כקריטריון. ועבור היפוקינזיה, בחר קיצור ליניארי מקומי נמוך ככל האפשר, לפחות נמוך כמו 12% אבל עדיף מתחת 6% לאחר המתת חסד החיה, לקצור את הלב מחלל בית החזה. לאחר שטיפת הלב שנקצר, הניחו מחט באורך 18 מד מעל המסתם האאורטלי וחברו את המחט למשאבת זילוח.
לערבב את הלב עם 750 מיליליטר של 1% paraformaldehyde. השתמשו בסכין חדה כדי לחתוך את הלב לפרוסות בעובי של סנטימטר אחד, ואספו את הדגימות מאזור העברת הגנים ל-4% פרפורמלדהיד וחנקן נוזלי. אחסנו את הדגימות להכתמה ב-4% פרפורמלדהיד למשך 48 שעות בארבע מעלות צלזיוס.
יעילות הטיפול הגנטי נותחה על ידי מדידת המתח ההיקפי, מקטע הפליטה וזילוח שריר הלב על ידי סריקת PET במים 15O. ניתן לאסוף את דגימות הרקמה ישירות מאזור העברת הגנים, על ידי השוואת הלב למפה האלקטרו-אנטומית. ביטוי הטרנסגנים והאנגיוגנזה הטיפולית הוערכו באמצעות ניתוח היסטולוגי חיסוני על ידי ניתוח מספר התאים החיוביים לאחר צביעת בטא-גלקטוזידאז, ועל ידי ניתוח אזור נימי שריר הלב, לאחר צביעת מולקולת הדבקת טסיות/תאי אנדותל-1.
חשוב לאשר את המיקום של סטנט צוואר הבקבוק באמצעות אנגיוגרמה ואיסוף דגימות מאזור העברת הגנים, אשר ניתן לאשר על ידי השוואת הלב למפה אלקטרואנטומית. בסך הכל, חיוני לבצע את כל המדידות בצורה הניתנת ביותר לשחזור.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה דן במודל של בעל חיים גדול להערכת היעילות של טיפול גני בשריר הלב במחלה איסכמית של הלב. השיטות המתוארות מספקות תובנות לגבי הבטיחות והיעילות של הטיפול הגני לפני ניסויים קליניים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מחקר קרדיווסקולרי
- תרפיה גנטית
- מחלה איסכמית של הלב
רקע
- טיפול גנטי בשריר הלב מראה פוטנציאל לטיפול במחלה איסכמית של הלב.
- מודלים של בעלי חיים גדולים חיוניים להערכה פרה-קלינית.
- הבנת היעילות של הטיפול הגנטי היא קריטית לפני ניסויים בבני אדם.
- פולשנות נמוכה ודיוק במיקוד הם יתרונות מרכזיים של השיטות המוצעות.
מטרת המחקר
- להערכת הבטיחות והיעילות של טיפול גנטי במצבים של איסכמיה לבבית.
- להקמת מודל אמין של בעל חיים גדול למחקרים עתידיים.
- להערכת מאמץ השריר הלבבי (myocardial strain) וזיהוי נוזל פריקרדיאלי.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- בדיקת אקו-לב תראקסטורית (Transthoracic echocardiography) להערכת מאמץ השריר (myocardial strain).
- צנתור עורקים כליליים (Coronary angiography) באמצעות קטטר 6-F תחת הנחיה פלואורוסקופית.
- שימוש בחומר ניגוד על בסיס יוד להדמיית העורקים הכליליים.
- הערכת אזורים היפוקינטיים אך חיים בלב לצורך מיקוד של טיפול גנטי.
תוצאות עיקריות
- הדגמה של פולשנות נמוכה של מודל האיסכמיה.
- אספקת תמונה ברורה של הבטיחות והיעילות של טיפול גנטי.
- זיהוי אסטרטגיות פילוח יעילות לטיפול גנטי.
- ביסוס מסגרת עבור ניסויים קליניים עתידיים.
מסקנות
- לטיפול גנטי בשריר הלב יש פוטנציאל משמעותי לטיפול במחלה לבבית איסכמית.
- המודל שפותח מתאים להערכה פרה-קלינית.
- נדרשים מחקרים נוספים כדי לאשר את הממצאים במסגרות קליניות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסגרת ניהולית
מודל בעלי חיים גדול זה תומך בהערכה פרה-קלינית של טיפול גנטי למחלה איסכמית של הלב על ידי שכפול נקודות קצה רלוונטיות מבחינה קלינית ומאפשר מיקוד מדויק של אנגיוגנזה טיפולית. גישה זו מפחיתה את הסיכון התרגומי על ידי התאמת תוצאות מחקרי בעלי החיים לציפיות מניסויים בבני אדם, באמצעות בדיקות תפקודיות והדמיה סטנדרטיות. היא מספקת מסגרת הניתנת לשחזור להפחתת סיכונים של מועמדים לטיפול גנטי לפני מחקרים המאפשרים הגשת IND.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות הנוגעות לאנגיוגנזה טיפולית במודל חזיר של איסכמיה לבבית הרלוונטית למחלה.
- ערך תפעולי: משתמש במיפוי אלקטרו-אנטומי כדי לכוון באופן מדויק את העברת הגנים לאזורים במיוקרדיום שהם היפוקינטיים אך בריאים, ובכך משפר את אישור היעד.
- ערך ניבוי: מעריך יעילות באמצעות מאמץ היקפי (circumferential strain), מקדם פליטה (ejection fraction) ופרפוזיה ב-PET באמצעות 15O-water — נקודות קצה כמותיות המנבאות תגובה קלינית.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מוכנות הבדיקה: קובעת פרוטוקולים סטנדרטיים לדימיון באולטרסאונד, צנתור עורקים כליליים (coronary angiography) וסריקת PET כדי להבטיח תוצאות תפקודיות הדירות בין קבוצות המחקר.
- תוצרים כמותיים: מייצר נתוני מאמץ (strain), מקדם פליטה (ejection fraction) ופרפוזיה מדידים, התומכים בסטנדרטיזציה של הבדיקה ובהשוואה בין מעבדות.
- יכולת הרחבה: תומך במפגשי דימיון חוזרים (קו בסיס, לאחר איסכמיה, לאחר העברת גנים), המאפשרים הערכה אורכית בתוך מודל חיה בודד.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: מדמה מחלה כלילית כרונית של העורקים הכליליים באמצעות איסכמיה מושרית-סטנט בעורק הכלילי השמאלי, בתיאום עם הפתופיזיולוגיה האנושית.
- המשכיות תרגומית: עושה שימוש במודליות דימות מקובלות קלינית (echo, אנגיוגרפיה, PET) כדי לגשר בין ממצאים פרה-קליניים לבין תכנון ניסויים קליניים.
- קידום מותאם סיכונים: מאפשר קבלת החלטות של go/no-go על בסיס ספי סף מוגדרים מראש ליעילות ובטיחות, הנגזרים מדימות מולטי-מודאלית ותיקוף היסטולוגי.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
מודל זה משתלב ברצף שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני על ידי מתן תיקוף תפקודי לאחר זיהוי המטרה ולפני אופטימיזציה של המועמדים המובילים, ובמיוחד עבור מועמדים לטיפול גנטי הדורשים הוכחה למנגנונו in vivo.
- ביולוגיה של תגליות: תומך בבדיקת היפותזות של גורמים אנגיוגניים על ידי אפשור הובלה ממוקדת וניטור ארוך טווח של התאוששות השריר הלבבי.
- סריקה: מספק פלטי דימות כמותיים וסטנדרטיים (strain, EF, perfusion) המאפשרים הערכה השוואית של מבני גן שונים לטיפול גנטי.
- אנליטיקה: מספק זרמי נתונים רב-מודאליים — דימות תפקודי, צפיפות קפילרית היסטולוגית וביטוי של טרנסגן — להערכת יעילות משולבת.
- מחקר תרגומי: מתאימים את נקודות הסיום הפרה-קליניות למדדים של ניסויים קליניים, ובכך מגבירים את הביטחון החזוי בגישות של אנגיוגנזה טיפולית.
- שימוש חוזר ארגוני: מכונן פלטפורמה לשימוש חוזר לצורך הערכה של מטרות מרובות לטיפול גנטי במחלה איסכמית של הלב, ובכך מפחית כפילויות בפיתוח מודלים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית על ידי קישור מיקום העברת הגנים (באמצעות מפה אלקטרו-אנטומית) לשיפור תפקודי ולצמיחת נימי דם בשריר לב חיוני אך היפוקינטי.
- ערך תפעולי: מבטיח הדירות באמצעות פרוטוקולי דימוג סטנדרטיים, אימות מיקום התומך (stent) ודגימת רקמה עיוורת מאזורי העברת גנים שמופו.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך הפיתוח (go/no-go) על ידי דרישה להתאמה בין התאוששות תפקודית, שיפור בפרפוזיה ואנגיוגנזה היסטולוגית לפני התקדמות.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכונים של תוכניות לטיפול גנטי, בהתבסס על יעילות פרה-קלינית במודל של בעל חי גדול בעל יכולת ניבוי קלינית.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בניתוחים של בעלי חיים גדולים, קרדיולוגיה פולשנית ומיפוי אלקטרו-אנטומי להנחה מדויקת של סטנטים וקתטרים.
- תלוי בגישה לתשתיות דימות, כולל אולטרסאונד, פלואורוסקופיה וסורקי PET/CT המסוגלים לבצע דימות פרפוזיה באמצעות 15O-water.
- מחייב נהלי עבודה סטנדרטיים להשראת איסכמיה, העברת גנים ואיסוף נקודות סיום מולטי-מודאליות כדי להבטיח שחזור של הנתונים.
- כולל שיקולי התאמה כאשר המודל מורחב למודלים איסכמיים אחרים או לווקטורים שונים להעברת גנים (למשל, ויראליים לעומת לא-ויראליים).
- מוגבל בשל הצורך באנשי צוות ובציוד ייעודי, מה שעשוי להעלות את מורכבות המחקר ואת עלותו בהשוואה למודלים של מכרסמים.
שאלות נפוצות בנושא ביו-פארמה
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
