マウスにおける右心室系と低酸素誘発性肺動脈高血圧に対する侵襲的血行力学的評価
2019年10月24日
ここでは、開胸手術アプローチを用いてマウスにおける右心室および肺動脈の侵襲的な形乱態評価を行うプロトコルを提示する。
このプロトコルは、開胸手術に基づく血行力学的評価であり、マウスなどの小動物における右心室および肺動脈圧の評価に有用である。この手順の利点は、VP パラメータと PAP パラメータの両方を同時に生成できることです。したがって、PAHモデルの評価に好ましい。
手術用の機器を設定して開始します。圧力トランスデューサカテーテルを、血行力学実験の前に少なくとも30分間室温で0.9%生理食い物に浸します。次に、カテーテルを圧力量システムに接続します。
キャリブレーションノブを0と25ミリメートルの水銀に変えて圧力トランスデューサをキャリブレーションし、検証圧力信号をデータ取得ソフトウェアに送信し、キャリブレーション設定を設定します。ノブをトランスデューサに回し、バランスバルブをゼロベースラインに調整します。標準的なステレオ顕微鏡、温度制御された小さい動物の外科テーブルおよびマイクロ外科のためのライト照明システムを設定しなさい。
マウスが適切に麻酔されたら、剃毛と脱毛ローションを使用して胸と首の毛皮を取り除きます。温度制御された外科テーブルの上のsupineの位置でマウスを固定する。麻酔が有効であることを確認した後、首の皮膚に中線切開を行います。
湾曲した鉗子を使用して骨格筋を解剖し、気管を露出させる。22ゲージの静脈内シースカテーテルで口腔内挿管を行い、チューブが鉗子で気管内にあることを確認する。チューブを小さな動物用人工呼吸器に接続し、テープを使用して換気のために固定します。
その後、胸部の皮膚に中線切開を行い、焼灼器のツールを使用して胸部の筋肉を慎重に解剖します。中央にはさみを使用して胸骨をカットし、胸腔を露出します。焼灼ツールを使用して出血を防ぐことを確認してください。
右心室をレトラクターで露出させ、25ゲージ針で作られた小さなトンネルを通して生理的に浸した圧力トランスデューサーカテーテルを右心室圧(RVP)を測定します。カテーテルケーブルを保持し、肺動脈と同軸的に肺弁を横切る。圧力波形を観察し、安定した肺動脈圧またはPAP信号を得る。
次に、データ取得ソフトウェアを使用して血行力学データを記録します。慎重に右心系からカテーテルを除去し、1%消化酵素溶液を含む1ミリリットルの注射器に入れます。このプロトコルは、右心室と肺動脈に圧力トランスデューサーカテーテルを挿入することによって、マウスのRVPおよびPAP波形を得るために成功しました。
人工的なデータの生成を避けるために、ノイズを含むセグメントはデータ分析から除外され、カテーテルのゼロレベルがドリフトした場合に補正が行われました。RVPおよびPAPは、誘発された慢性低酸素症を有するマウスで測定し、その結果を対照群から得たものと比較した。シストリックPAP、拡張期PAP、平均PAP、および右心室収縮期圧は、いずれも慢性低酸素基において有意に増加した。
覚えておくべきことは、圧力トランスデューサーのカテーテルを慎重に右心室に挿入し、カテーテルの損傷を避け、滑らかなRVP波形が画面に表示されていることを確認することです。
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概要
本プロトコルでは、開胸手術アプローチによるマウスの右心室および肺動脈の侵襲的血行動態評価について概説します。本手法により、右心室圧と肺動脈圧の同時評価が可能となるため、肺動脈性肺高血圧症（PAH）モデルにおいて特に有用です。
研究の主要構成要素
科学分野
- 心血管生理学
- 小動物外科
- 血行動態評価
背景
- 心血管機能を理解するためには、侵襲的な血行動態評価が不可欠です。
- 開胸手術を行うことで、心臓および肺動脈への直接的なアプローチが可能になります。
- この手法は、PAH研究において価値のあるデータを提供できます。
- 心室圧と動脈圧を同時に測定することで、データの精度が向上します。
研究目的
- マウスにおける右心室圧および肺動脈圧を評価すること。
- 血行動態評価のための信頼性の高いプロトコルを確立すること。
- 肺動脈性肺高血圧症モデルの研究を促進すること。
使用方法
- 外科用器具および圧力トランスデューサカテーテルの準備。
- 心臓へアクセスするための開胸手術の手法。
- 右心室圧および肺動脈圧の同時測定。
- データ収集のための圧力-体積システムの利用。
主要な結果
- 右心室圧および肺動脈圧の同時測定に成功した。
- PAHモデル評価における本プロトコルの信頼性を実証した。
- 小動物における血行動態の変化に関する知見を提供した。
- 今後の心血管研究における本手法の有用性を検証した。
結論
- 開胸手術プロトコルは、血行動態評価に有効です。
- この手法は、マウスの心血管機能を研究するための包括的なアプローチを提供します。
- 本手法は、肺動脈性肺高血圧症の研究を前進させる可能性があります。
よくある質問
業界における重要性
マウスにおける右心室および肺動脈の侵襲的血行動態評価は、肺動脈性肺高血圧症（PAH）モデルの妥当性確認に不可欠なデータを提供します。右心室圧（RVP）と肺動脈圧（PAP）を同時に測定することで、低酸素誘導性PAHに対する血行動態反応を定量化し、治療仮説のメカニズム的なリスク低減が可能になります。本手法は、心血管疾患の創薬パイプラインにおける意思決定に不可欠な、再現性のある定量的な圧力読み取り値を提供することで、ターゲットの妥当性確認および前臨床モデルの開発を支援します。
バイオファーマR&Dにおける戦略的応用
初期探索およびターゲットバリデーション
- 科学的価値：低酸素誘発性PAHモデルにおいてRVPおよびPAPの変化を測定することで、治療仮説の検証を可能にする。
- 運用の価値：2つの血行動態パラメータを同時に読み取ることができるため、実験のばらつきを抑え、データの整合性を向上させる。
- 予測的価値：疾患に関連したシステムにおける検証済みの血行動態表現型解析を通じて、標的の生物学的リスク低減を支援する。
スクリーニングおよびアッセイの開発
- 科学的価値： 下流の化合物スクリーニングに向けた、測定可能な血行動態出力を備えた検証済み生物学的システムを構築する。
- 運用の価値： 標準化された圧力波形取得プロトコルを確立し、実験バッチ間での再現性を確保する。
- 拡張性： 前臨床 PAH 研究における長期的な血行動態モニタリングへのプラットフォームの再利用をサポートする。
トランスレーショナルおよび前臨床研究
- 科学的価値： 臨床的なPAHバイオマーカーと一致する、疾患に関連した血行動態指標（収縮期/拡張期/平均PAP、RVSP）を提供します。
- 運用上の価値： 慢性低酸素モデルにおける血行動態の重症度を定量化することで、リスク調整に基づいた開発進展の意思決定を可能にします。
- トランスレーショナルな連続性： 客観的な圧力ベースのエンドポイントを通じて、探索段階のターゲットバリデーションと前臨床有効性試験を橋渡しします。
パイプラインおよびワークフローの統合
本手法は、リード化合物の同定およびポートフォリオの優先順位付けの決定に寄与する血行動態表現型解析を提供することにより、ターゲットバリデーションから前臨床バリデーションに至る創薬研究の連続的なプロセスへと統合されます。
- 探索生物学： 低酸素負荷に対する右心および肺動脈圧の応答を定量化することで、仮説検証およびパスウェイの解明を支援します。
- スクリーニング： 化合物による効果の評価に適した、安定しノイズ除去されたRVPおよびPAP波形を提供し、アッセイへの即時対応を可能にします。
- アナリティクス： 圧力-容積システム由来の指標を用いて、実験群間での血行動態パラメータの定量的な比較を可能にします。
- トランスレーショナルリサーチ： 臨床的なPAHの進行を反映した血行動態エンドポイントを介して、メカニズム的な知見を前臨床検証へと結びつけます。
- エンタープライズ再利用： 反復的なモデルの改良およびターゲットの確認に向けた、再利用可能な血行動態評価機能として機能します。
運用および企業への影響
- 科学的価値：右心および肺動脈の血行動態を直接測定することにより、ターゲットバリデーションにおける予測信頼性を向上させる。
- 運用上の価値：校正済み圧力トランスデューサープロトコルとゼロレベルドリフト補正による、標準化と再現性の確保。
- 戦略的価値：PAHモデルの特性評価におけるメカニズム的な曖昧さを排除し、go/no-go判断を改善する。
- ポートフォリオへの影響：前臨床モデルにおける定量的な血行動態重症度スコアに基づいた、リスク調整後の優先順位付け。
実施上の考慮事項
- 小動物における開胸微小外科および圧力トランスデューサーカテーテル挿入の専門知識が必要です。
- 圧力容量システム、校正済みトランスデューサー、温度制御機能付き手術台、および小動物用人工呼吸器に依存します。
- 外科的手技、麻酔深度、および血行動態データ収集パラメータのチーム間での標準化が必要です。
- 適応に関する検討事項として、モデル固有の血行動態ベースラインおよび種または系統間のカテーテルサイズの適合性が含まれます。
- 実用的な制限事項として、外科的な侵襲性、術者のスキルへの依存、および長期的な使用を制限する術後の回復制約が挙げられます。
