מודל חזירי של כשל נשימתי חריף עם עירוי מתמשך של חומצה אולאית
8 במרץ 2024
החדרת חומצה אולאית ברציפות לעורק הריאה של חזיר בוגר מורדם גורמת לכשל נשימתי חריף, ומאפשרת ניסויים מבוקרים במהלך פירוק נשימתי חריף.
המחקר התרגומי של הצוות שלנו עוסק באופן שבו צורות גל וסקולריות, במיוחד צורת הגל הוורידית בתדר נמוך, משתנות בנפחים שונים ובמצבי נשימה שונים. אנו מנסים להבין טוב יותר את צורת הגל הוורידי וכיצד מערכת הנשימה משפיעה עליהם. המחקר שלנו מראה כי ניתוח התדרים הבסיסיים של קצב הנשימה והדופק כדי לחשב את יחס RIVA-RI יכול לסייע בניטור כמותי של צרכי הטיפול בחמצן של חולים בקורלציה עם PaO2.
זה יכול להוביל לכלי לא פולשני לטריאז'ינג חולים עם אי ספיקת נשימה חריפה, החמרה באסתמה, COPD, אמפיזמה או פיברוזיס ריאתי אידיופתי. בהתחשב באופי החדשני של המחקר שלנו, השגת צורות גל ורידיים אלה בבני אדם היא אתגר גדול ופשוט לא מעשי במקרים רבים. לכן מודלים חזיריים כמו זה כל כך חשובים למה שאנחנו עושים ומה שאנחנו מקווים להשיג.
הממצאים המשמעותיים של המחקר שלנו הם שצורות גל מהצד הוורידי, שדה שבאופן מסורתי מתעלמים ממנו, מחזיקות כמות עצומה של מידע. מצאנו כי אותות ורידיים אלה רגישים מאוד לשינויים הן במצב הנפח והן במצב הנשימה. תגלית זו מציעה תקווה לשיפור ניטור נשימתי לא פולשני בבני אדם.
סקירה כללית
מחקר זה בוחן את ההשפעה של עירוי רציף של חומצה אולאית לעורק הריאתי בחזיר בוגר תחת הרדמה, המוביל לכשל נשימתי חריף. מודל זה מאפשר ניסויים מבוקרים במהלך דה-קומפנסציה נשימתית חריפה.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- פיזיולוגיה של הנשימה
- מחקר תרגומי
- ניתוח צורת גל כלי דם
רקע
- הבנת גלי וורידאליים במצבים נשימתיים שונים היא קריטית.
- ניתוח קצבי הנשימה והדופק יכול להנחות את הצרכים לטיפול בחמסן.
- מודלים של חזירים חיוניים לחקר מצבים נשימתיים דמויי אלו של בני אדם.
- גלי וורידאליים מכילים מידע משמעותי, שלעתים קרובות נזנח.
מטרת המחקר
- לבחון כיצד מערכות נשימה משפיעות על גלי דופק ורידיים.
- לפתח כלי לא פולשני לניטור אי-ספיקה נשימתית חריפה.
- להקרין בין ניתוח גלי דופק ורידיים לבין צורכי הטיפול בחמסן של המטופל.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- עירוי רציף של חומצה אולאית אל העורק הריאתי.
- ניטור של קצבי הנשימה והדופק.
- ניתוח של יחס ה-RIVA-RI לצורך תעדוף חולים.
- שימוש במודלים של חזירים לצורך תיקוף ניסויי.
תוצאות עיקריות
- עירוי של חומצה אולאית הוביל בהצלחה להשראה של אי-ספיקה נשימתית חריפה.
- נצפו שינויים משמעותיים בצורת הגלי (waveforms) הורידיים.
- המחקר מדגיש את חשיבותם של ניתוחי גליים ורידיים.
- הממצאים תומכים בפוטנציאל של כלי ניטור לא-פולשניים.
מסקנות
- צורות גל ורידיות מספקות תובחנות בעלות ערך לגבי מצבים נשימתיים.
- מודלים של חזירים יעילים לחקר בעיות נשימה אנושיות.
- מחקר נוסף עשוי להוביל לאסטרטגיות משופרות לניהול מטופלים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית להנהלה
מודלים פרה-קליניים חסונים של אי-ספיקה נשימתית חריפה חיוניים למחקר תרגומי המתמקד באי-ספיקה נשימתית ובדינמיקה וסקולרית קשורה. מודל חזירים המבוסס על עירוי רציף של חומצה אולאית מאפשר השראה מבוקרת וניטור של דה-קומפנסציה נשימתית חריפה, ובכך תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים ובביטחון חזוי בפיתוח של ביו-מרקרים נשימתיים. מודל זה מהווה בסיס להחלטות בשלבים מוקדמים של פיתוח (pipeline) עבור תיקוף של כלי ניטור לא פולשניים ובדיקת היפותזות לטיפולים נשימתיים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר חקירה של פתופיזיולוגיה נשימתית ודינמיקה של גלי דופק וסקולריים במערכת מבוקרת ורלוונטית למחלה.
- תומך בתיקוף תפקודי של סמנים ביולוגיים נשימתיים והמודינמיים עבור דה-קומפנסציה חריפה.
- מקל על הפחתת סיכונים מכניסטית על ידי קורלציה בין שינויים בגלי הדופק הוורידליים לבין מצב נשימתי ומדדי חמצון.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מספקת פלטפורמה מאושרת (validated) in vivo למדידה כמותית של פרמטרים נשימתיים והמודינמיים.
- מאפשרת הערכה הדירה של ביומארקרים מועמדים וטכנולוגיות ניטור תחת דחק נשימתי חריף.
- תומכת בסטנדרטיזציה של מדדים פיזיולוגים עבור תהליכי עבודה תרגומיים (translational workflows) בהמשך.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתואם עם נקודות סיום רלוונטיות למחלה עבור אי-ספיקה נשימית חריפה ותגובה וסקולרית.
- מגשר בין ממצאי סממנים ביולוגיים משלב הגילוי לתיקוף פרה-קליני במודל המהווה אנלוג לאדם.
- מספק מידע לקידום מותאם סיכונים של אסטרטגיות ניטור לא פולשניות לאי-ספיקה נשימית.
שילוב תהליכי עבודה וקווי עיבוד
מודל חזيري זה משתלב ברצף ממסלול הגילוי ועד לשלב הפרה-קליני למחקר סמנים ביולוגיים נשימתיים וכליים, ובכך הוא תומך הן במחקרים מכניסטיים מוקדמים והן בתיקוף תרגומי.
- ביולוגיה של גילוי: מאפשרת בדיקת היפותזות על הגומלין בין כשל נשימתי לשינויים בצורת הגל הוורידי.
- סריקה: מספקת פלטים פיזיולוגיים כמותיים וניתנים לשחזור לצורך הערכת סממנים ביולוגיים מועמדים.
- אנליטיקה: מספקת מדידות רציפות של חמצון, המודינמיקה ומדדי צורת גל לצורך ניתוח השוואתי.
- מחקר תרגומי: מציעה פלטפורמה להתאמת ממצאים פרה-קליניים עם נקודות סיום קליניות במצבי מצוקה נשימתית חריפה.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת מודל בר-קיימא וניתן להרחבה למחקר נשימתי וכלי דם על פני תוכניות מרובות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בפיתוח סמנים ביולוגיים של מערכת הנשימה וכלי ניטור.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של השראה וניטור של אי-ספיקת נשימה חריפה לצורך שחזוריות.
- ערך אסטרטגי: תומך בהחלטות מושכלות של go/no-go עבור השקעות במחקר נשימתי תרגומי.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעוד סדרי עדיפויות מותאם סיכון של טכנולוגיות ניטור נשימתי וכלי דם.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בהרדמה של בעלי חיים גדולים, גישה וסקולרית וניטור המודינמי.
- מחייב גישה למכשור מתקדם לניטור פיזיולוגי וניתוח גלי צליל.
- מצריך סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי איסוף וניתוח נתונים.
- התאמה למודלים של בעלי חיים גדולים אחרים עשויה לדרוש אופטימיזציה של הפרוטוקול.
- מגבלות המודל כוללות תגובות תלויות-מין והקמה הדורשת משאבים רבים.
