Bepaling van het hartminuutvolume in een varkensmodel voor ex vivo pulmonale perfusie
28 juni 2024
Dit protocol beschrijft de chirurgische techniek die wordt gebruikt voor het plaatsen van een thermodilutiekatheter door de halsader bij varkens om het hartminuutvolume te schatten en te zorgen voor voldoende longperfusie tijdens ex vivo longperfusie (EVLP).
Deze studie werd uitgevoerd om na te gaan of de berekening van het hartminuutvolume door middel van de thermische laesiemethode bij varkens ons in staat stelt om gelijke waarden te verkrijgen als die verkregen door de andere technieken om de adequate perfusiestroom tijdens ex vivo longperfusie of EVLP in experimentele diermodellen vast te stellen. Een van de uitdagingen is de ontwikkeling van nieuwe en goedkope oplossingen en technologieën voor het uitvoeren van EVLP, die het herstel mogelijk zouden maken van longen die onder normale omstandigheden zouden kunnen worden weggegooid voor een longtransplantatie, en die langdurig longbehoud mogelijk maken. Evaluatie van de structurele en moleculaire veranderingen die aanwezig zijn in longweefsel na langdurige conservering tot EVLP met verschillende perfusiestromen.
Een van de nieuwe wetenschappelijke vragen die onze resultaten hebben geopend, is om te evalueren welke long-, structurele, fysiologische en moleculaire veranderingen kunnen optreden na EVLP met behulp van cardiale outputperfusiestroom verkregen door thermische elution, aangepast aan het lichaamsgewicht en vast metaal. In toekomstige studies zal ons laboratorium zich richten op het evalueren van hoe verschillende perfusiestromen het pulmonale endotheel beïnvloeden tijdens EVLP, met als doel het longherstel te vergroten en het behoud voor transplantatie te verbeteren.
Overzicht
Dit protocol beschrijft een chirurgische techniek voor het plaatsen van een thermodilutiekatheter via de vena jugularis bij varkens. Deze methode wordt gebruikt om het hartminuutvolume te schatten en een adequate longperfusie te waarborgen tijdens ex vivo longperfusie (EVLP).
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Schatting van het hartminuutvolume
- Ex vivo longperfusie
- Chirurgische technieken in diermodellen
Achtergrond
- Belang van adequate longperfusie voor longtransplantatie.
- Uitdagingen bij de ontwikkeling van kosteneffectieve oplossingen voor EVLP.
- Behoefte aan technieken voor langdurige longbewaring.
- Evaluatie van structurele en moleculaire veranderingen in longweefsel na EVLP.
Doel van de studie
- Om vast te stellen of de thermische laesiemethode voor de berekening van het hartminuutvolume waarden oplevert die vergelijkbaar zijn met andere technieken.
- Om de effecten van verschillende perfusiedebieten op het herstel van de longen te beoordelen.
- Om fysiologische en moleculaire veranderingen in longen tijdens EVLP te onderzoeken.
Gebruikte methoden
- Plaatsing van een thermodilutiekatheter via de vena jugularis.
- Berekening van het hartminuutvolume gecorrigeerd voor het lichaamsoppervlak en het gewicht.
- Gebruik van heparine verdund in natriumchloride-oplossingen.
- Evaluatie van longweefsel na EVLP op structurele en moleculaire veranderingen.
Belangrijkste resultaten
- Vergelijking van hartminuutwaarden verkregen via de thermische laesiemethode en andere technieken.
- Inzichten in processen van longbewaring en herstel.
- Identificatie van veranderingen in het pulmonale endotheel als gevolg van variërende perfusiedebieten.
- Vestiging van een basis voor toekomstige studies naar EVLP.
Conclusies
- De thermische laesiemethode is een levensvatbare optie voor het schatten van het hartminuutvolume bij EVLP.
- Verder onderzoek is nodig om de perfusiestromen voor longherstel te optimaliseren.
- Inzicht in moleculaire veranderingen kan de technieken voor longbewaring verbeteren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Nauwkeurige meting van het hartminuutvolume in porcine EVLP-modellen is cruciaal voor het vaststellen van fysiologisch relevante perfusiestromen, wat een directe impact heeft op de voorspellende waarde van preklinische studies naar longbewaring en transplantatie. De vergelijking van thermodilutie, BSA, gewicht en de methode van Fick richt zich op een belangrijk omslagpunt in translationeel onderzoek, wat bijdraagt aan robuuste targetvalidatie en mechanische risicoreductie voor pulmonale interventies. Het standaardiseren van de schatting van het hartminuutvolume verbetert de reproduceerbaarheid en biedt inzicht voor risico-gecorrigeerde beslissingen bij de verdere ontwikkeling van pijplijnen voor orgaanbewaring.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroegtijdige ontdekking & targetvalidatie
- Maakt een strikte analyse van perfusieparameters mogelijk voor functionele longbeoordeling in preklinische modellen.
- Ondersteunt biologische risicovermindering door de impact van stroomsnelheden op weefsellevensvatbaarheid en moleculaire eindpunten te verduidelijken.
- Vergemakkelijkt de voorspellende betrouwbaarheid van translationele protocollen voor longbewaring.
Screening & Assayontwikkeling
- Levert gevalideerde kwantitatieve output voor het hartminuutvolume, ter ondersteuning van assay-standaardisatie in EVLP-workflows.
- Maakt een reproduceerbare opzet van perfusiecondities mogelijk voor downstream screening van verbindingen of interventies.
- Ondersteunt schaalbaarheid en hergebruik van het platform door het benchmarken van meerdere methoden voor de schatting van het hartminuutvolume.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Stemt perfusieparameters af op ziekte- en transplantatierelevante eindpunten in porcine modellen.
- Waarborgt continuïteit van discovery tot preklinische validatie door fysiologische read-outs te standaardiseren.
- Vermindert mechanistische ambiguïteit in studies naar longbewaring en herstel.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze methode vormt de basis voor de EVLP-workflow, van vroege ontdekking tot preklinische validatie, en biedt een fundament voor de identificatie van lead-compounds en translationeel onderzoek naar orgaanconservering.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetesten over de effecten van perfusieflux op de longstructuur en -functie.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve metingen van het hartminuutvolume voor de gereedheid van assays.
- Analytics: Maakt statistische vergelijking van schattingsmethoden mogelijk, wat bijdraagt aan de selectie en optimalisatie van protocollen.
- Translationeel Onderzoek: Slaat een brug tussen preklinische bevindingen en klinische strategieën voor longbewaring door perfusiefluxen af te stemmen op fysiologische relevantie.
- Enterprise Reuse: Vestigt een gestandaardiseerd, herbruikbaar protocol voor de bepaling van het hartminuutvolume in grote diermodellen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit in studies naar longperfusie.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid en standaardisatie tussen onderzoeksteams en studies.
- Strategische waarde: Ondersteunt go/no-go-beslissingen voor longbewaringsprotocollen en technologieontwikkeling.
- Impact op de portfolio: Ondersteunt risicogebaseerde prioritering van preklinische modellen en investeringen in translationeel onderzoek.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in chirurgische catheterisatie en fysiologische monitoring bij grote diermodellen.
- Vraagt toegang tot thermodilutiecatheters, druktransducers en analytische infrastructuur voor gasometrie en statistische analyse.
- Maakt standaardisatie van protocollen voor het meten van het hartminuutvolume tussen verschillende teams noodzakelijk.
- Aanpassing kan nodig zijn voor verschillende diermodellen of perfusiesystemen.
- Onderzoekers moeten de geschiktheid van de methode evalueren op basis van protocolspecifieke behoeften en waargenomen meetverschillen.
