ミニブタ:人工内耳研究のための大型動物モデル

サマリー

ミニブタ(ミニブタ)は、人工内耳の研究に最適な大型動物モデルです。ミニブタへの人工内耳手術は、ヒトと同様の生体系における新規電極アレイおよび外科的アプローチの安全性および潜在的性能の初期証拠を提供するために利用することができる。

要約

人工内耳(CI)は、重度から重度の感音難聴の人を治療するための最も効果的な方法です。CIは世界中で使用されていますが、CIを持つ患者または動物モデルの電気生理学および組織病理学を調査したり、電極アレイの新しいモデルを評価したりするための標準モデルは存在しません。ヒトと同様の蝸牛特性を有する大型動物モデルは、ヒトで使用する前に、高度および改変アレイの研究および評価プラットフォームを提供する可能性がある。

この目的のために、我々は、内耳の解剖学的構造がヒトと非常に類似しているBamaミニブタを用いて標準的なCI法を確立した。ヒト用に設計されたアレイを丸い窓膜を通してミニブタ蝸牛に移植し、ヒトCIレシピエントに使用されるものと同様の外科的アプローチが続いた。アレイ挿入に続いて、誘発複合活動電位(ECAP)測定を行い、聴神経の機能を評価しました。この研究では、動物の準備、外科的ステップ、アレイ挿入、および術中の電気生理学的測定について説明します。

結果は、ヒトに使用されたのと同じCIが、標準化された外科的アプローチを介してミニブタに容易に移植でき、ヒトCIレシピエントで測定されたのと同様の電気生理学的結果をもたらすことを示しました。ミニブタは、新しい電極アレイと外科的アプローチの安全性と潜在的な性能の初期証拠を人間に適用する前に提供するための貴重な動物モデルになる可能性があります。

概要

世界保健機関(WHO)によると、世界で10億人以上が難聴のリスクにさらされており、2050年までに4人に1人が難聴に苦しむと推定されています¹。過去20年間、CIは、永続的な重度で重度の感音難聴(SNHL)を持つ人々にとって最も効果的な介入でした。CIは、音の物理的信号を生体電気信号に変換し、有毛細胞をバイパスしてらせん状神経節ニューロン(SGN)を刺激します。時間の経過とともに、CIの適応症は拡大され、現在では残存聴、片側性難聴、および非常に高齢者または若年者が含まれるようになりました^2,3,4。一方、完全に埋め込み可能なCIと高度なアレイが開発されました⁵。しかし、CIを用いて内耳の電気生理学および組織病理学を調査するための経済的に実現可能な大型動物モデルはありません。この大型動物モデルの欠如は、CIを改善し、内耳に対するCIの電気生理学的影響についての洞察を得ようとする研究を制限します。

CI研究では、マウス⁶、スナネズミ⁷、ラット⁸、モルモット

プロトコル

すべての手順と動物の手術は、人民解放軍総合病院の倫理委員会のガイドラインに従って実施され、承認されました。

1.麻酔と外科的準備

1. ブタ(オス、生後2か月、5 kg)にチレタミンとゾラゼパムを10〜15 mg / kgの用量で筋肉状に注射し、5.5フレンチ気管内チューブで挿管します。.イソフルオラン吸入による人工呼吸器補助呼吸による麻酔を維持します。.豚の舌に接続されているECGモニターのパルスオキシメトリクランプを使用して、酸素飽和度(>90%)、呼吸(15-20 /分)、および心拍数(60-120ビート/分)を監視します。
2. 低体温症を防ぐために、ミニブタをサーモスタットで調整された加熱パッドの左横位置(右側を移植する場合)に置きます。さまざまな刺激を使用して豚が適切に麻酔されていることを確認します。すべての反応がないことを確認します(例:つま先のピンチ反射)。角膜が乾かないように、ミニブタの目に人工涙液軟膏を塗ります。医療用パッチを使用して目を閉じたままにしてください。
3. 耳たぶの周りの手術部位を直径10cmに保ち(図1)、ヨウ素とアルコールの交互の綿棒で中心から外側に向かって円を描くように消毒します。手術領域を滅菌外科用ドレープで覆います。
4. 顕微鏡を滅菌プラスチックスリーブで覆い、接眼レンズと対物レンズ....

結果

CIの完全性(図4A)とインピーダンス(図4B)は、MAESTROソフトウェアによって確認されました。ECAPの結果、12個の電極すべてが良好な神経反応を示し(図4C)、電極アレイが蝸牛軸にうまく取り付けられ、聴神経を刺激したことが示されました。 図5 は、右蝸牛の術後の3D再構成電極コイルを示しています。アレイは折りたたまれたり脱臼したりしませんでした。電極アレイは蝸牛の基底ターンでコイル状に巻かれ(図5A)、電極は緑色でレンダリングされます(図5B)。3D再構成は、電極アレイが蝸牛にらせん状に巻かれていることを示しています(図5C)。

ディスカッション

世界人口の約15%がある程度の難聴を患っており、5%以上が難聴を患っています²¹。CIの提供は、重度で重度の感音難聴の成人患者と小児患者の両方にとって最も効率的な治療法です。CIは、移植型脳神経刺激装置として初めて成功した過去20年間、何千人もの難聴者に音の世界に戻り、主流社会に(再)統合する機会を提供してきました。CIは現在、元の外観や機能とは大きく異なりますが、CI研究にはまだ人間に似た大きな動物モデルがありません。経済的でアクセス可能な大型動物モデルは、人間から直接取得することは容易または倫理的ではない重要な電気生理学的および組織病理学的情報を提供します。

CIに依存するいくつかの生体電気処理が現在研究されています。Guoら²²は、CIを介した電気音響刺激が神経幹細胞の増殖を促進し、ニューロンに分化させることができることを見出した。さらに、成長ホルモン²³、グリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF)24、脳由来神経栄養因子(BDNF)<.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
0.5 mmダイヤモンドバリ
1 mmダイヤモンドバリ
5 mmダイヤモンドバリ
2-0縫合糸シルク
3Dスライサー画像コンピューティングプラットフォーム			画像の3D再構成
アルコール
バイポーラ焼灼
バイポーラ電気凝固			出血を止め
CI(CONCERTO FLEX28)	MED-EL&	nbsp;コンチェルトF28
ドレッシング鉗子
ECGモニター
ヨウ素チンキ
イソフルラン			3.6 mL/h
喉頭鏡
MAESTROソフトウェア	MED-EL		ECAP反応の測定
マイクロ鉗子
マイクロヘラ
、蚊鉗子
、ニードルホルダー
、ニードルプローブ
、陰圧吸引器
、耳科手術器具
呼吸麻酔器
メス 刃付き No.15
はさみ
シェーバー
刺激装置(MAX Programming Interface)	MED-EL		ECAP反応の測定
手術用顕微鏡	ライカ
外科用ドリル
外科用パワーデバイス
チレタミンとゾラゼパン			10-15 mg/kg
組織鉗子
気管カニューレ

CT 人間用に設計されたる