ラットおよびウサギ動脈瘤モデルにおける動脈瘤灌流および親動脈の知覚の評価のための蛍光血管造影
2019年7月24日
我々は、フルオレセイン系蛍光ビデオ血管造影(FVA)を用いて、ラットおよびウサギにおける側壁動脈瘤の動脈瘤灌流および血管透過性を効率的に評価するためのプロトコルを提示する。92.6%の肯定的な予測値によって、それは特別な装置が必要としないで、簡単だが非常に有効で経済的な方法である。
この方法は、動脈瘤や血管のリアルタイムの血流を可視化するための信頼性と簡単な技術であり、異なる動物モデルで使用することができます。この技術の主な利点は、高価な装置や広範な手術を必要とせずに、手術中の血流の可視化を容易にすることです。手順を開始する前に、黒いテープを使用して緑色のバンドパスフィルタを固定し、懐中電灯に励起フィルタとして機能します。
そして、懐中電灯が青色の光のみを発することを確認してください。カメラに緑色のバンドパスフィルタを装備し、発光光フィルタとして機能します。緑色のライトだけが通過できるはずです。
次いで、消毒液で作業スペースを消毒し、汚染を防ぐために無菌ドレープでテーブルを覆います。ウサギでフッ素ビデオ血管造影やFVAを行うために、麻酔動物が、ウサギを坐位に位置付ける前に痛み刺激に反応しないことを確認する。胸骨筋の周りに首を剃ります。
解剖された動脈にカメラを集中させ、アルミホイルを使用して、100ミリグラム/ミリリットルのフルオレセインナトリウムを含む5ミリリットルのシリンジをカバーします。できるだけライトを消し、0.3ミリリットル/キログラムのフルオレセインナトリウムをカテーテルの注射口に静脈内に注入します。次に、0.5ミリリットルの生理食塩水で注射器を洗い流し、すべての染料が注入されたことを確認します。
そしてすぐに変更された懐中電灯で外科分野を照らす。ライトがオンになるとすぐに、変更されたカメラで撮影を開始します。血流は注射の数秒以内に見える必要があります。.
血管造影後の血管の巨視的な分析のために、血管は、後述動物の動脈瘤および親動脈複合体を切除し、又は一時的なクリップの除去後に動脈瘤および/またはバイパスの充填を観察することによって流れの視覚的確認を行う。本研究では、FVAは10匹中8匹のウサギで行うことができました。8匹のウサギで同定された16の動脈瘤のうち、2つの動脈瘤が親動脈の持続的な灌流を示し、FVAは残留灌流で5例を同定した。
14匹のウサギ動脈瘤はマクロ的に残留灌流を示さなかったが、11はFVAを用いてその後検出された。残存灌流は48匹のラットのうち23匹でマクロ的に観察され、他の25匹のラットは残留灌流の巨視的な徴候を示さなかった。その後、巨視的灌流のない23個の動脈瘤のうち22個がFVAを用いて確認された。
全体として、27例のウサギとラットの組み合わせ症例のうち25例が確認され、その結果、陽性の予測値は100%、特異性は94.1%であり、この手順を試みる際に最も重要なことは、血管を適切に解剖し、フッ素を投与および視覚化する際に暗い部屋で働くことです。この手順は、任意の動物モデルで、任意の可視血管の血流を評価するために使用することができます。
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概要
本論文では、動物モデル（ラットおよびウサギ）において、フルオレセインを用いた蛍光ビデオ血管造影（FVA）により、動脈瘤の灌流および血管開通性を評価するプロトコルを紹介します。本手法は92.6%という高い陽性的中率を示しており、特別な設備を必要としない簡便さとコストパフォーマンスの高さが特徴です。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 血管生物学
- 蛍光イメージング
背景
- 動脈瘤は、灌流評価において重大な臨床的課題をもたらします。
- 既存の手法では、高価な装置や広範な外科的手処置が必要となる場合があります。
- フルオレセインビデオアンギオグラフィーにより、リアルタイムでの可視化が可能になります。
- この手法が異なる動物モデルにわたって汎用性を有している点は注目に値する。
研究目的
- 動脈瘤における血流を可視化するための信頼性の高い手法を開発すること。
- 高価な装置を必要とせずに、血管の開通性を評価すること。
- 研究において広く実施可能な、簡便なプロトコルを提供すること。
使用した手法
- 主なプラットフォームとして、蛍光ビデオ血管造影（FVA）が利用されました。
- 使用動物にはラットおよびウサギが含まれ、特に手術中および手術後の血流を評価しました。
- マルチオミクスのワークフローについての言及はありませんでした。
- 手順には、動物への麻酔、手術部位の準備、フルオレセインナトリウムの注入、および改良されたカメラセットアップの使用が含まれます。
- 重要なステップとして、可視化中の光を最小限に抑えること、および注入後の画像キャプチャにおける正確なタイミングの確保が挙げられます。
主な結果
- 本手法により、10匹中8匹のウサギで血流の可視化に成功し、有意な残存血流がある症例を特定した。
- 評価した16個の動脈瘤のうち、肉眼的観察では認められなかった11個がFVAによって検出された。
- ラットでは、肉眼的な徴候が見られなかった23個の動脈瘤のうち22個で残存血流が確認された。
- 全体として、全27例中25例において、FVAを用いた血流の確認がなされた。
結論
- この手順は、動脈瘤の血流を効果的に評価する強力な能力を示しています。
- FVAの適用により、手術中のリアルタイムな可視化と灌流状態の評価が容易になります。
- これらの意義は、研究環境における血管疾患の理解と評価手法の向上にまで及びます。
よくある質問
産業上の重要性
蛍光ビデオ血管造影（FVA）は、前臨床モデルにおいて、動脈瘤の灌流および親血管の開通性をリアルタイムで評価するための、低コストで特別な装置を必要としない手法を提供します。その高い感度と特異性により、残存灌流の確実な検出が可能となり、動脈瘤モデルにおける不完全閉塞の早期特定が実現します。この機能は、デバイスの有効性や手術手技の前臨床評価において定量的かつ再現性のある読み取りを可能にすることで、血管介入におけるメカニズム的なリスク低減に寄与します。
バイオファーマR&Dにおける戦略的活用
初期探索およびターゲット検証
- 科学的価値：動脈瘤モデルにおける血流ダイナミクスを可視化することで、治療仮説の検証を可能にする。
- 運用的価値：高価な画像診断装置を使用せずに、直接的かつリアルタイムな灌流評価を行うことで、機能的ターゲットのバリデーションを支援する。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- 科学的価値： 研究間で標準化可能な、定量的かつバイナリな灌流結果（あり／なし）を提供します。
- 運用の価値： シンプルなフルオレセイン注入と、改造した懐中電灯およびカメラのセットアップによりアッセイの準備を容易にし、再現性を向上させます。
トランスレーショナルおよび前臨床研究
- 科学的価値： ラットおよびウサギにおいて、動脈瘤の閉塞と親血管の完全性を確認することで、発見から前臨床検証への橋渡しを行います。
- 運用的価値： 動脈瘤治療の評価における臨床的エンドポイントと一致する、変換可能な血流灌流指標を提供します。
パイプラインおよびワークフローの統合
FVAは、初期のモデルバリデーションから前臨床評価に至るディスカバリーの連続的なプロセスに組み込まれており、リード最適化前のgo/no-go判断に寄与する灌流ベースのリードアウトを提供します。
- 探索生物学：動脈瘤モデルにおける治療失敗を示す可能性のある残留灌流を明らかにすることで、仮説検証を支援します。
- スクリーニング：複数の動物およびタイムポイントにわたる血管開通性の標準化され再現性のある評価を可能にします。
- 分析：対照群と介入群の比較を可能にする、明確な灌流リードアウト（肉眼的およびFVAで確認済み）を生成します。
- トランスレーショナルリサーチ：解剖学的に関連のある動脈瘤モデルにおいて閉塞を検証することで、前臨床の灌流データを臨床的関連性へと結びつけます。
- 企業における再利用：血管研究プログラム全般に適用可能な、プラットフォームに依存しない導入障壁の低い手法を提示します。
運用および企業への影響
- 科学的価値：マクロ的な観察では見落とされる灌流を検出することで、動脈瘤モデルにおける予測の信頼性を向上させる。
- 運用の価値：フルオレセインナトリウム、懐中電灯、およびカメラフィルターのみで実施可能であり、低コストかつハイスループットな利用を可能にする。
- 戦略的価値：塞栓評価の精度を高めることで、前臨床プログラムにおける生物学的リスクを低減する。
- ポートフォリオへの影響：検証された灌流結果に基づき、リスク調整済みの動脈瘤介入の優先順位付けを支援する。
実施上の留意点
- 顕微鏡下での血管 dissections および動脈瘤モデルのハンドリングに関する専門知識が必要です。
- 暗室環境と、青色励起フィルターおよび緑色蛍光フィルターを装着した改造懐中電灯が必要です。
- 一貫した信号を得るために、フルオレセインの投与量 (0.3 mL/kg) と生理食塩水によるフラッシュの標準化が不可欠です。
- 異なる血管サイズや種特有の解剖学的構造への適応を考慮する必要があります。
- 外部光の透過に依存するため、浅層または到達可能な血管に限定されます。
