Il maiale in miniatura: un grande modello animale per la ricerca sugli impianti cocleari
July 28th, 2022
I maiali in miniatura (mini-maiali) sono un modello animale di grandi dimensioni ideale per la ricerca sugli impianti cocleari. La chirurgia di impianto cocleare nei mini-maiali può essere utilizzata per fornire prove iniziali della sicurezza e delle potenziali prestazioni di nuovi array di elettrodi e approcci chirurgici in un sistema vivente simile agli esseri umani.
La chirurgia di impianto cocleare nei mini pigger può essere utilizzata per fornire prove intenzionali della sicurezza e delle potenziali prestazioni di nuove aree degli elettrodi e dell'approccio chirurgico in un sistema vivente simile agli esseri umani. I mini pigger sono un modello animale da laboratorio endoscopico per la ricerca sugli impianti cocleari. Gli impianti cocleari su mini pigger forniscono una piattaforma individuale per le persone trapiantate con neuro perdita dell'udito sensoriale da grave a profonda.
Inoltre, fornisce anche una perdita chirurgica della terapia genica per la perdita dell'udito in modelli di animali di grandi dimensioni. Poiché sono significativi e simili, nella morfologia e nella struttura degli organi osculatori tra mini picger ed esseri umani. Questo metodo chirurgico chiarisce la procedura ed è utile per i principianti.
A dimostrare la procedura saranno Ji Xiaojun e professore di otorinolaringoiatria e Luo Yi un primario del mio laboratorio. Dopo aver anestetizzato il maiale maschio di due mesi, monitorare la respirazione di saturazione di ossigeno e la frequenza cardiaca utilizzando il morsetto per pulsossimetria di un monitor ECG collegato alla lingua del maiale. Posizionare il mini maialino in posizione laterale sinistra.
Tenere gli occhi chiusi usando un cerotto medico per prevenire la secchezza. Rasare l'area chirurgica di 10 centimetri intorno al lobo dell'orecchio. Disinfettare la pelle con tre tamponi alternati di iodio e alcool.
Quindi coprire l'area chirurgica con teli chirurgici sterili. Coprire il microscopio con una custodia di plastica sterile e rimuovere le parti che coprono gli oculari e l'obiettivo. Individuare il sito di proiezione superficiale della coclea un centimetro dietro il solco auricolare posteriore a livello del lobo dell'orecchio.
Quindi, usando un bisturi, fai un'incisione postauricolare lunga 5 centimetri con il sito di proiezione come centro. Dividere il tessuto sottocutaneo, la ghiandola parotide e il muscolo sternocleidomastoideo con micro forbici per esporre la superficie dell'osso mastoideo. Per la mastoidectomia corticale, perforare la mastoideo alla proiezione superficiale della coclea sull'osso mastoideo al canale uditivo esterno o EAC che è denso e blu pallido.
Fare attenzione a non danneggiare il segmento verticale pallido o rossastro del nervo facciale dorsale all'EAC per evitare sanguinamento. Quindi, esporre il timpano perforando l'osso che circonda l'EAC osseo posteriore. Separare la pelle dell'EAC e il nervo facciale con un ago ipodermico per evitare di danneggiare il nervo facciale.
Spingere con attenzione la pelle dell'EAC per esporre il timpano, compresa la catena ossiculare e la nicchia rotonda della finestra. Quindi, rimuovere la nicchia della finestra rotonda con una piccola fresa diamantata e mantenere l'irrigazione ad aspirazione continua per esporre la rotazione basale della coclea e della membrana della finestra rotonda. Separare il muscolo parietale cranico per formare una tasca per il ricevitore.
Posizionare il pacchetto ricevitore interno nella tasca muscolare e fissarlo con una sutura di fissaggio. Quindi, inserire l'array di elettrodi collegato a un ricevitore fissato in una tasca muscolare aprendo la membrana rotonda della finestra con un coltello microchirurgico affilato e inserendo l'array utilizzando micro pinze lentamente, costantemente e continuamente in relazione al modiolo della coclea. Per le misurazioni del potenziale d'azione del composto evocato o ECAP, collegare magneticamente l'impianto cocleare o la bobina CI al ricevitore CI attraverso la pelle.
Quindi, utilizzando il software Maestro, confermare l'integrità del CI e controllare l'impedenza dell'elettrodo per tutti i canali prima delle misurazioni ECAP utilizzando la funzione di telemetria del CI.To eseguire la misurazione ECAP, selezionare il modulo ECAP. Quindi, stimolare tutti i 12 elettrodi per le misurazioni ECAP utilizzando stimoli bifasici della durata di fase di 30 microsecondi con un paradigma di polarità alternata con una media di oltre 25 iterazioni in una velocità di stimolazione di 45,1 impulsi al secondo. L'integrità e le impedenze del CI sono state confermate dal software Maestro.
I risultati dell'ECAP hanno dimostrato che tutti e 12 gli elettrodi mostravano buone risposte neurali indicando che l'array di elettrodi era ben attaccato all'asse cocleare e stimolava il nervo uditivo. Vengono mostrate le bobine di elettrodi ricostruiti tridimensionali post-operatori nella coclea destra. L'array di elettrodi è stato arrotolato nel giro basale della coclea negli elettrodi sono stati resi in verde.
Inoltre, la ricostruzione tridimensionale dimostra che l'array di elettrodi è stato arrotolato a spirale nella coclea. La cosa più importante è esporre la tinta del vaso del membro della finestra cocleare e dell'esecuzione e all'interno delle vie aeree dell'elettrodo nel protocollo. Dopo lo sviluppo dell'asso è tecnicamente impallidisce per la terapia genica combinata e gli impianti cocleari per trattare la perdita dell'udito neuro del sensore profondo negli esseri umani.
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Panoramica
Questo studio esplora l'uso di maiali miniatura come modello per la ricerca sull'impianto cocleare. Evidenzia le tecniche chirurgiche e il potenziale per le applicazioni di terapia genica nel trattamento della grave perdita dell'udito.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Neuroscienze
- Otorinolaringoiatria
- Ingegneria biomedica
Sfondo
- I maiali miniatura condividono somiglianze morfologiche con gli umani, rendendoli adatti per gli studi sull'impianto cocleare.
- Gli impianti cocleari possono ripristinare l'udito in individui con perdita uditiva sensoriale-neurale da grave a profonda.
- Lo studio mira a fornire informazioni sulla sicurezza e l'efficacia di nuovi approcci chirurgici.
- La terapia genica potrebbe migliorare l'efficacia degli impianti cocleari.
Obiettivo dello studio
- Valutare la procedura chirurgica per l'impianto cocleare nei maiali miniatura.
- Valutare le prestazioni delle serie di elettrodi in un modello vivente.
- Esplorare la fattibilità di combinare impianti cocleari con terapia genica.
Metodi utilizzati
- È stata condotta un'operazione di impianto cocleare su maiali miniatura maschi di due mesi.
- I segni vitali sono stati monitorati durante la procedura utilizzando ECG e pulsossimetria.
- Sono stati eseguiti una serie di passaggi chirurgici per esporre la coclea e inserire la serie di elettrodi.
- È stato utilizzato il software Maestro per le misurazioni ECAP per valutare le prestazioni degli elettrodi.
Risultati principali
- Tutti i 12 elettrodi hanno mostrato buone risposte neurali, indicando un corretto attacco all'asse cocleare.
- Le immagini post-operatorie hanno confermato il corretto posizionamento della serie di elettrodi.
- Lo studio ha dimostrato il potenziale di combinare impianti cocleari con terapia genica.
- I risultati supportano l'uso di maiali miniatura per future ricerche sull'impianto cocleare.
Conclusioni
- I maiali miniatura sono un modello prezioso per gli studi sugli impianti cocleari.
- Le tecniche chirurgiche descritte possono essere utili per la formazione e la ricerca.
- Sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare le applicazioni di terapia genica insieme agli impianti cocleari.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Establishing the miniature pig as a large animal model for cochlear implant research addresses the translational gap between preclinical device evaluation and human application. This model enables predictive assessment of electrode array safety and neural activation in a system anatomically similar to humans, supporting risk-adjusted advancement of novel implant designs. The approach enhances portfolio confidence for device developers by providing robust, reproducible data prior to clinical translation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables functional validation of cochlear implant electrode arrays in a human-relevant anatomical context.
- Supports mechanistic de-risking by allowing direct measurement of auditory nerve activation via ECAP.
- Facilitates early identification of device safety and performance issues before human trials.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized surgical and electrophysiological workflow for evaluating new electrode designs.
- Delivers reproducible ECAP measurements for quantitative comparison across device iterations.
- Establishes assay readiness for downstream device screening and optimization.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical testing with human anatomical and physiological parameters for greater translational relevance.
- Enables risk-adjusted go/no-go decisions for advancing cochlear implant technologies.
- Supports the evaluation of combined therapeutic strategies, such as gene therapy with cochlear implants, in a large animal model.
Pipeline & Workflow Integration
This model bridges early device discovery and preclinical validation, providing a critical platform for iterative design and functional testing prior to human studies.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing for electrode-neural interface efficacy and safety.
- Screening: Enables standardized, quantitative ECAP readouts for device comparison.
- Analytics: Provides objective neural response data to inform device optimization.
- Translational Research: Ensures continuity from preclinical validation to clinical feasibility by mirroring human cochlear anatomy.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable, scalable platform for ongoing device and surgical innovation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in device performance and safety.
- Operational Value: Standardizes surgical and measurement protocols for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Reduces late-stage biological risk and supports efficient portfolio triage.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of device candidates for clinical advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in large animal surgery and intraoperative electrophysiology.
- Needs access to specialized surgical instrumentation and ECAP measurement software.
- Demands rigorous cross-team standardization of surgical and analytical protocols.
- Adaptation may be needed for different electrode designs or therapeutic combinations.
- Limitations include the need for anatomical and physiological alignment with human targets.
