미니어처 돼지: 인공와우 연구를 위한 대형 동물 모델

요약

미니어처 돼지(미니 돼지)는 인공와우 연구에 이상적인 대형 동물 모델입니다. 미니 돼지의 인공와우 이식 수술은 인간과 유사한 생체 시스템에서 새로운 전극 어레이 및 수술 접근법의 안전성과 잠재적 성능에 대한 초기 증거를 제공하는 데 활용될 수 있습니다.

초록

인공와우(CI)는 고심도 감각신경성 난청 환자를 치료하는 가장 효과적인 방법입니다. CI는 전 세계적으로 사용되지만 CI를 사용한 환자 또는 동물 모델에서 전기 생리학 및 조직 병리학을 조사하거나 전극 어레이의 새로운 모델을 평가하기위한 표준 모델은 없습니다. 인간과 유사한 달팽이관 특성을 가진 대형 동물 모델은 인간에게 사용하기 전에 고급 및 수정 된 어레이에 대한 연구 및 평가 플랫폼을 제공 할 수 있습니다.

이를 위해 우리는 내이 해부학이 인간과 매우 유사한 Bama 미니 돼지로 표준 CI 방법을 확립했습니다. 인간용으로 설계된 어레이를 둥근 창 막을 통해 미니 돼지 달팽이관에 이식하고 인간 CI 수혜자에게 사용되는 것과 유사한 외과적 접근 방식을 따랐습니다. 어레이 삽입에 이어 청각 신경의 기능을 평가하기 위해 유발 복합 활동 전위 (ECAP) 측정이 이어졌습니다. 이 연구는 동물의 준비, 수술 단계, 배열 삽입 및 수술 중 전기 생리 학적 측정을 설명합니다.

결과는 인간에게 사용 된 동일한 CI가 표준화 된 외과 적 접근법을 통해 미니 돼지에 쉽게 이식 될 수 있고 인간 CI 수혜자에서 측정 된 것과 유사한 전기 생리 학적 결과를 산출 할 수 있음을 나타냅니다. 미니 돼지는 인간에게 적용하기 전에 새로운 전극 어레이 및 수술 접근법의 안전성과 잠재적 성능에 대한 초기 증거를 제공하는 귀중한 동물 모델이 될 수 있습니다.

서론

세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계적으로 10억 명이 넘는 사람들이 난청의 위험에 처해 있으며, 2050년까지 4명 중 1명이^난청을 겪을 것으로 추정됩니다1. 지난 2 년 동안 CI는 영구적 인 중증 및 심도 감각 신경성 난청 (SNHL) 환자에게 가장 효과적인 중재였습니다. CI는 소리의 물리적 신호를 유모 세포를 우회하여 나선형 신경절 뉴런(SGN)을 자극하는 생체 전기 신호로 변환합니다. 시간이 지남에 따라 CI의 적응증이 확대되어 이제 잔여 청력, 편측성 난청, 매우 노인 또는 젊은 사람들을 포함합니다 ^2,3,4. 한편, 완전히 이식 가능한 CI 및 고급 어레이가 개발되었습니다⁵. 그러나 CI로 내이의 전기 생리학 및 조직 병리학을 조사하기위한 경제적으로 실현 가능한 대형 동물 모델은 없습니다. 이러한 대형 동물 모델의 부족은 CI를 개선하고 CI가 내이에 미치는 전기 생리 학적 영향에 대한 통찰력을 얻으려는 연구를 제한합니다.

여러 설치류 동물 모델이 CI 연구에 적용되었습니다 (....

프로토콜

모든 절차와 동물 수술은 PLA 종합병원 윤리위원회의 지침에 따라 수행되었으며 승인되었습니다.

1. 마취 및 수술 준비

1. 돼지 (수컷, 2 개월, 5kg)에게 10-15 mg / kg의 용량으로 틸레타민과 졸라 제팜을 근육으로 주사하고 5.5- 프랑스 기관 내 튜브로 삽관하십시오. 이소플루오란 흡입으로 인공호흡기 보조 호흡으로 마취를 유지하십시오. 돼지 혀에 연결된 ECG 모니터의 맥박 산소 측정 클램프를 사용하여 산소 포화도 (>90 %), 호흡 (15-20 / 분) 및 심박수 (60-120 회 / 분)를 모니터링합니다.
2. 저체온증을 예방하기 위해 자동 온도 조절 식 가열 패드에 미니 돼지를 왼쪽 측면 위치 (오른쪽을 이식 할 때)에 놓습니다. 돼지가 다양한 자극을 사용하여 적절하게 마취되었는지 확인하십시오. 모든 반응(예: 발가락 꼬집음 반사)이 없는지 확인합니다. 각막이 마르지 않도록 미니 돼지의 눈에 인공 눈물 연고를 바르십시오. 의료용 패치를 사용하여 눈을 감고 유지하십시오.
3. 귓볼 주변의 수술 부위를 직경 10cm로 유지하고(그림 1) 요오드와 알코올을 번갈아 가며 중앙에서 바깥쪽으로 원을 그리며 세 ....

결과

CI의 무결성 (그림 4A)과 임피던스 (그림 4B)는 MAESTRO 소프트웨어에 의해 확인되었습니다. ECAP 결과는 12개의 전극 모두 우수한 신경 반응을 나타냈으며(그림 4C), 이는 전극 어레이가 달팽이관 축에 잘 부착되어 청각 신경을 자극했음을 의미합니다. 그림 5 는 오른쪽 달팽이관의 수술 후 3D 재구성 전극 코일을 보여줍니다. 배열이 접히거나 탈구되지 않았습니다. 전극 어레이는 달팽이관의 기저부에 감겨 있고(그림 5A), 전극은 녹색으로 렌더링됩니다(그림 5B). 3D 재구성은 전극 어레이가 달팽이관에 나선형으로 감겨 있음을 보여줍니다(그림 5C.......

토론

전 세계 인구의 약 15%가 어느 정도의 청력 손실이 있으며 5% 이상이 장애 난청을 가지고 있습니다²¹. CI 제공은 중증 및 심도 감각신경성 난청이 있는 성인 및 소아 환자 모두에게 가장 효율적인 치료법이다. 최초의 성공적인 이식형 뇌신경 자극기로서 지난 2년 동안 CI는 수천 명의 난청 환자에게 소리의 세계로 돌아가 주류 사회에 (재)통합할 수 있는 기회를 제공했습니다. CI는 이제 원래의 모양과 기능과 매우 다르지만 CI 연구에는 여전히 인간과 유사한 대형 동물 모델이 부족합니다. 경제적이고 접근 가능한 대형 동물 모델은 인간으로부터 직접 얻기가 쉽지 않거나 윤리적이지 않은 중요한 전기 생리 학적 및 조직 병리학 적 정보를 제공합니다.

CI에 따른 여러 생체 전기 치료가 현재 조사 중입니다. Guo et ^al.22는 CI를 통한 전기 음향 자극이 신경 줄기 세포가 증식하고 뉴런으로 분화하.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
0.5 mm 다이아몬드 버
1 mm 다이아몬드 버
5 mm 다이아몬드 버
2-0 봉합사 실크
3D 슬라이서 이미지 컴퓨팅 플랫폼			CT 이미지의 3D 재구성
알코올
양극성 소작
바이폴라 전기 응고			정지 출혈
CI 인간 사용을 위해 설계된 (CONCERTO FLEX28)	MED-EL&	nbsp; Concerto F28
드레싱 겸자
ECG 모니터
요오드 팅크 이
소 플루란			3.6 mL / h
후두 내시경
MAESTRO 소프트웨어	MED-EL		ECAP 응답 측정
마이크로 집게
마이크로 스파튤라
모기 펜치
바늘 홀더
바늘 프로브
음압 흡입 장치
이과 수술 기구
호흡기 마취 기계
칼날이 있는 메스 No. 15
가위
면도기
자극 장치(MAX 프로그래밍 인터페이스)	MED-EL		측정 ECAP 응답
수술 현미경	Leica
외과 용 드릴
수술 용 전원 장치
틸레타민 및 졸라 제판			10-15 mg / kg
조직 겸자
기관 캐뉼러