Groot diermodel voor het evalueren van de werkzaamheid van de gentherapie in ischemisch hart
2 september 2021
Myocardiale gentherapie voor ischemische hartziekten is veelbelovend voor toekomstige therapieën. Hier introduceren we een groot diermodel voor het evalueren van de werkzaamheid van gentherapie in het ischemische hart.
De methoden en beeldvormingsmodaliteiten die in dit protocol worden gebruikt, vormen een uitstekend beeld van de veiligheid en werkzaamheid van gentherapie in ischemisch hart voordat wordt overgegaan tot klinische onderzoeken. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn de lage invasiviteit van het ischemiemodel, maar ook de precieze afstemming van de gentherapie op hypokinetische maar nog steeds levensvatbare delen van het hart. Begin met het uitvoeren van de transthoracale echocardiografie vóór ischemie-operatie, genoverdracht en euthanasie om detecteerbare pericardvloeistof te evalueren en de myocardiale stam te bepalen.
Plaats de transducer in de derde of vierde intercostale ruimte onder de oksel van het varken met een marker die naar het borstbeen van het varken wijst voor toegang tot parasternale korte asweergaven op mitralisklepniveau, papillaire spier en apicale niveaus. Druk vervolgens op acquire om een clip op te slaan. Gebruik voor het uitvoeren van de coronaire angiografie direct vóór ischemie-operatie een 6-F-katheter onder fluoroscopische begeleiding met een jodiumcontrastmiddel om de rechter kransslagader, de linker oplopende kransslagader en de linker voorste dalende slagader in beeld te brengen.
Voor cine-beeldvorming in de auto-injector, stel de bolusduur in op drie seconden en het totale volume voor 21 milliliter, en druk vervolgens op enkel, en ja om jodiumcontrastmiddel toe te dienen in de linker ventrikel via een 5-F pigtail-katheter. Voer cine-beeldvorming uit van het dier in rust en dien vervolgens dobutamine intraveneus en escalerende doses toe voor de stressinductie. Zodra de streefhartslag van 160 slagen per minuut is bereikt, voert u cine-beeldvorming uit en verwijdert u de pigtail-katheter.
Om de ejectiefractie te berekenen, opent u de meetsoftware en selecteert u ventriculaire analyse van de betreffende afbeelding. Schuif door de afbeelding om een tijdsbestek te selecteren, één in diastole en één in systole, en selecteer vervolgens een gereedschap om ventriculaire contouren van elk tijdsbestek te tekenen. Voor het induceren van de chronische myocardiale ischemie, 14 dagen vóór genoverdracht, plaatst u een spiraal naar de linker kransslagader en glijdt u de bottleneck stent naar de linker kransslagader en plaatst u de stent distaal naar de eerste diagonaal.
Blaas de stent op tot nominale druk in de slagader, met behulp van een indeflator met een stent-lumenverhouding van 1,3 voor het verankeren van de bottleneck op zijn plaats. Laat na nog eens 15 seconden de stent leeglopen, trek de apparatuur uit de slagader en zorg voor de juiste plaatsing van een bottleneck stent door angiografie. Na angiografie en functionele metingen onder fluoroscopische begeleiding introduceert u een kaartkatheter naar de linker ventrikel via de femorale schede voor elektro-anatomische mapping, en verzamelt u ten minste 100 punten van de linkerkamer en klikt u op accepteren om een punt goed te keuren.
Gebruik in de uiteindelijke kaart voor de levensvatbaarheid een unipolaire spanning van meer dan vijf millivolt als criterium. En voor hypokinesie, selecteer een lokale lineaire verkorting zo laag mogelijk, minstens zo laag als 12% maar bij voorkeur onder 6% Na het euthanaseren van het dier, oogst het hart uit de thoracale holte. Zodra het geoogste hart is gespoeld, plaatst u een naald van 18 gauge boven de aortaklep en bevestigt u de naald aan een perfusiepomp.
Perfuseer het hart met 750 milliliter 1% paraformaldehyde. Gebruik een scherp mes om het hart in plakken van een centimeter dik te snijden en verzamel de monsters uit het genoverdrachtsgebied in 4% paraformaldehyde en vloeibare stikstof. Bewaar de monsters voor kleuring in 4% paraformaldehyde gedurende 48 uur bij vier graden Celsius.
De werkzaamheid van de gentherapie werd geanalyseerd door de omtrekstam, ejectiefractie en myocardiale perfusie te meten met behulp van een 15O-water PET-scan. De weefselmonsters kunnen rechtstreeks uit het genoverdrachtsgebied worden verzameld door het hart te vergelijken met de elektro-anatomische kaart. De transgenexpressie en therapeutische angiogenese werden geëvalueerd door middel van immuunhistologische analyse door het aantal positieve cellen na beta-galactosidasekleuring te analyseren en door het myocardiale capillaire gebied te analyseren, na bloedplaatjes/ endotheelceladhesiemolecuul-1-kleuring.
Het is belangrijk om de plaatsing van de bottleneck stent te bevestigen via angiogram en monsterverzameling uit het genoverdrachtsgebied, wat kan worden bevestigd door het hart te vergelijken met de elektroanatomische kaart. Over het algemeen is het cruciaal om alle metingen op de meest reproduceerbare manier uit te voeren.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel bespreekt een groot diermodel voor het evalueren van de effectiviteit van myocardiale gentherapie bij ischemische hartziekten. De beschreven methoden bieden inzicht in de veiligheid en effectiviteit van gentherapie voorafgaand aan klinische studies.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschapsgebied
- Cardiovasculair onderzoek
- Gentherapie
- Ischemische hartaandoening
Achtergrond
- Myocardiale gentherapie is veelbelovend voor de behandeling van ischemische hartziekten.
- Grote diermodellen zijn essentieel voor preklinische evaluatie.
- Het begrijpen van de werkzaamheid van gentherapie is cruciaal vóór menselijke klinische studies.
- Lage invasiviteit en nauwkeurige targeting zijn belangrijke voordelen van de voorgestelde methoden.
Doel van de studie
- Om de veiligheid en werkzaamheid van gentherapie bij ischemische hartaandoeningen te evalueren.
- Om een betrouwbaar groot-diermodel vast te stellen voor toekomstig onderzoek.
- Om myocardiale strain en de detectie van pericardiale vloeistof te beoordelen.
Gebruikte methoden
- Transthoracale echocardiografie om de myocardiale strain te evalueren.
- Coronaire angiografie met een 6-F katheter onder fluoroscopische begeleiding.
- Gebruik van een jodiumhoudend contrastmiddel voor de beeldvorming van de coronaire arteriën.
- Beoordeling van hypokinetische maar levensvatbare gebieden van het hart voor het richten van gentherapie.
Belangrijkste resultaten
- Aantoonbaar lage invasiviteit van het ischemiemodel.
- Voorzag in een duidelijk beeld van de veiligheid en effectiviteit van gentherapie.
- Identificeerde effectieve targetingstrategieën voor gentherapie.
- Stelde een kader vast voor toekomstige klinische studies.
Conclusies
- Myocardiale gentherapie heeft een aanzienlijk potentieel voor de behandeling van ischemische hartaandoeningen.
- Het ontwikkelde model is geschikt voor preklinische evaluatie.
- Verdere studies zijn nodig om de bevindingen in klinische settings te bevestigen.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor het management
Dit grootdiermodel ondersteunt de preklinische evaluatie van gentherapie voor ischemische hartziekten door klinisch relevante eindpunten te repliceren en nauwkeurige targeting van therapeutische angiogenese mogelijk te maken. De aanpak vermindert het translationele risico door de resultaten van dierstudies af te stemmen op de verwachtingen van menselijke trials via gestandaardiseerde beeldvorming en functionele beoordelingen. Het biedt een reproduceerbaar kader voor het risicobeheer van gentherapie-kandidaten voorafgaande aan IND-ondersteunende studies.
Strategische toepassingen in biopharma R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om hypothesen over therapeutische angiogenese te onderzoeken in een ziekte-relevant porcine model van ischemie van het hart.
- Operationele waarde: Maakt gebruik van elektroanatomische mapping om gentransfer nauwkeurig te richten op hypokinetische maar levensvatbare myocardiale regio's, waardoor de bevestiging van het doelgebied wordt verbeterd.
- Voorspellende waarde: Evalueert de effectiviteit met behulp van circumferentiële strain, ejectiefractie en 15O-water PET-perfusie—kwantitatieve eindpunten die voorspellend zijn voor de klinische respons.
Screening & assayontwikkeling
- Klaarheid voor analyse: Stelt gestandaardiseerde protocollen vast voor echografie, coronaire angiografie en PET-scans om reproduceerbare functionele resultaten over verschillende onderzoekscohorten te waarborgen.
- Kwantitatieve resultaten: Genereert meetbare gegevens over strain, ejectiefractie en perfusie die de standaardisatie van de analyse en de vergelijkbaarheid tussen verschillende laboratoria ondersteunen.
- Schaalbaarheid: Ondersteunt herhaalde beeldvormingssessies (baseline, post-ischemie, post-gentransfer), wat longitudinale beoordeling binnen één enkel diermodel mogelijk maakt.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor ziektebeeld: Bootst chronische coronaire arterieziekte na via stent-geïnduceerde ischemie in de linker kransslagader, in overeenstemming met de menselijke pathofysiologie.
- Translationele continuïteit: Maakt gebruik van klinisch geaccepteerde beeldvormingsmodaliteiten (echo, angiografie, PET) om preklinische bevindingen te vertalen naar het ontwerp van klinische studies.
- Risico-gecorrigeerde voortgang: Maakt go/no-go-beslissingen mogelijk op basis van vooraf gedefinieerde effectiviteits- en veiligheidsdrempels, afgeleid van multimodale beeldvorming en histologische validatie.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit model past binnen het continuüm van ontdekking tot preklinisch onderzoek door functionele validatie te bieden na targetidentificatie en vóór leadoptimalisatie, in het bijzonder voor gentherapie-kandidaten waarvoor een in vivo bewijs van het werkingsmechanisme vereist is.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetesting van angiogene factoren door gerichte aflevering en longitudinale monitoring van myocardiaal herstel mogelijk te maken.
- Screening: Levert gestandaardiseerde, kwantitatieve beeldgevingsresultaten (strain, EF, perfusie) die een vergelijkende evaluatie van verschillende gentherapieconstructen mogelijk maken.
- Analytica: Biedt multimodale datastromen — functionele beeldvorming, histologische capillaire dichtheid en transgene expressie — voor een geïntegreerde beoordeling van de effectiviteit.
- Translationeel onderzoek: Stemt preklinische eindpunten af op klinische trialmetingen, waardoor het voorspellende vertrouwen in therapeutische angiogenesebenaderingen wordt vergroot.
- Bedrijfsthermetische herbruikbaarheid: Vestigt een herbruikbaar platform voor het evalueren van meerdere gentherapiestargets bij ischemische hartziekten, waardoor redundantie in modelontwikkeling wordt verminderd.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanische ambiguïteit door de locatie van genoverdracht (via een electroanatomische kaart) te koppelen aan functionele verbetering en capillaire groei in levensvatbaar maar hypokinetisch myocardium.
- Operationele waarde: Garandeert reproduceerbaarheid door gestandaardiseerde beeldvormingsprotocollen, verificatie van stentplaatsing en geblindeerde weefselbemonstering uit in kaart gebrachte zones van genoverdracht.
- Strategische waarde: Verbetert de besluitvorming over het voortzetten of stopzetten van het proces door concordantie te vereisen tussen functioneel herstel, perfusiewinst en histologische angiogenese vóór verdere voortgang.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van gentherapieprogramma's mogelijk op basis van preklinische effectiviteit in een klinisch voorspellend groot diermodel.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in chirurgie bij grote dieren, interventionele cardiologie en elektroanatomische mapping voor de precieze plaatsing van stents en katheters.
- Is afhankelijk van toegang tot beeldvormingsinfrastructuur, waaronder echografie, fluoroscopie en PET/CT-scanners die in staat zijn tot 15O-water perfusiebeeldvorming.
- Necessiteert gestandaardiseerde operationele procedures voor ischemie-inductie, gentransfer en multimodale endpoint-verzameling om de reproduceerbaarheid van gegevens te waarborgen.
- Omvat overwegingen voor adaptatie bij het uitbreiden van het model naar andere ischemische modellen of gentransfervectoren (bijv. viraal vs. niet-viraal).
- Wordt beperkt door de behoefte aan gespecialiseerd personeel en apparatuur, wat de complexiteit en de kosten van het onderzoek kan verhogen in vergelijking met knaagdiermodellen.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:45
Transthoracic Echocardiography
1:22
Coronary Angiography and Left Ventricle Cine Imaging Under Rest and Dobutamine Stress
2:39
Ischemia Operation
3:22
Gene Transfer
4:00
Sample Collection
4:41
Results: Assessment of Gene Therapy Efficacy
5:26
Conclusion
