Test wysiłkowy do oceny funkcjonalnej skuteczności układu sercowo-naczyniowego świni
May 12th, 2023
Obecny protokół opisuje model testu wysiłkowego na dużych zwierzętach, który ma na celu ocenę funkcjonalnej zdolności układu sercowo-naczyniowego do oceny skuteczności nowych terapii w warunkach przedklinicznych. Jest to porównywalne z klinicznym testem wysiłkowym.
Celem badania jest dostarczenie wiarygodnego testu wysiłkowego dla świń, który może być wykorzystany do oceny bezpieczeństwa i skuteczności funkcjonalnej terapii genowej i innych nowatorskich terapii. Zazwyczaj badania na zwierzętach sercowo-naczyniowych kładą nacisk na łatwe do zmierzenia punkty końcowe, podobnie jak obszar naczyń włosowatych obliczony na podstawie odcinków histologicznych. Natomiast w badaniach klinicznych stosuje się bardziej subiektywne punkty końcowe, podobnie jak nadmierna tolerancja.
Protokół ten lepiej dopasowuje punkty końcowe między badaniami przedklinicznymi i klinicznymi. Wcześniej opublikowane metody z dłuższymi sesjami biegowymi miały na celu ocenę adaptacji do ćwiczeń przewlekłych, podczas gdy przedstawiona metoda jest bardziej odpowiednia do oceny wydolności krążeniowo-oddechowej. Na początek ustaw jednokierunkową tor jezdny za pomocą bramek i zawiasów, aby zapobiec cofaniu się świń.
Umieść arkusz przezroczystego tworzywa sztucznego jako przednią ścianę bieżni. Umieść monitor EKG i defibrylator obok bieżni. Pozwól świniom zaaklimatyzować się do ustawienia, pozostawiając otwarte bramy, aby mogły swobodnie chodzić po torze i eksplorować środowisko.
Kiedy zwierzęta się dostosują, włącz bieżnię i pozwól zwierzętom biegać przez krótki czas, na przykład siedem minut. Umieść elektrody EKG w miejscach o małym ruchu na ciele świni, takich jak łopatki lub klatka piersiowa. Włącz bieżnię i ustaw nachylenie na 5 do 10%Zacznij od prędkości dwóch kilometrów na godzinę, gdy zwierzę znajduje się na bieżni.
Zwiększaj prędkość o 0,5 kilometra na godzinę co minutę, aż do osiągnięcia pięciu kilometrów na godzinę. Jeśli zwierzę nie biegnie z pożądaną prędkością, delikatnie szturchnij je od tyłu. Rejestruj zmiany w pracy serca podczas biegu.
Rejestruj dystans biegu, całkowity czas i prędkość za każdym razem, gdy prędkość jest zmieniana. Brak motywacji u zwierzęcia całkowicie przestał biec, podczas gdy zmęczone zwierzęta zmniejszyły prędkość, ale biegły dalej. Tolerancja wysiłku była niższa u zwierząt ze zmniejszonymi frakcjami odchudzania, co skutkowało zmniejszoną prędkością podczas całego ćwiczenia.
EKG wykazało tętno na poziomie 176 uderzeń na minutę trzy minuty po rozpoczęciu badania. Bicie serca wzrosło do 250 uderzeń na minutę 10 minut po biegu.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Ten protokół opisuje niezawodny model testu wysiłkowego dla świń, mający na celu ocenę czynności układu krążenia. Służy jako cenne narzędzie do oceny bezpieczeństwa i skuteczności nowych terapii w warunkach przedklinicznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Badania nad układem krążenia
- Ocenianie terapii przedklinicznych
- Fizjologia wysiłku
Tło
- Tradycyjne badania na zwierzętach koncentrują się na mierzalnych punktach końcowych.
- Badania kliniczne często opierają się na subiektywnych wskaźnikach.
- Ten protokół wypełnia lukę między punktami końcowymi przedklinicznymi i klinicznymi.
- Poprzednie metody oceniają adaptacje do przewlekłego wysiłku, podczas gdy ta metoda ocenia sprawność układu krążenia i układu oddechowego.
Cel badania
- Rozwój niezawodnego testu wysiłkowego dla świń.
- Ocena bezpieczeństwa terapii genowej i innych nowych terapii.
- Poprawa zgodności punktów końcowych między badaniami przedklinicznymi i klinicznymi.
Stosowane metody
- Ustawienia jednokierunkowego toru biegowego z bramkami, aby zapobiec ruchowi w tył.
- Oceny czynności układu krążenia podczas wysiłku.
- Porównanie wyników z klinicznymi testami wysiłkowymi.
- Ocena sprawności układu krążenia i oddechowego w kontrolowanym środowisku.
Główne wyniki
- Test wysiłkowy skutecznie mierzy czynności układu krążenia u świń.
- Wyniki są bardziej zgodne z punktami końcowymi klinicznymi w porównaniu z tradycyjnymi metodami.
- Protokół wykazuje potencjał do oceny nowych terapii.
- Lepsze zrozumienie wpływu wysiłku na zdrowie układu krążenia.
Wnioski
- Ten model testu wysiłkowego jest cennym narzędziem do badań przedklinicznych.
- Poprawia ocenę nowych terapii w odpowiednim modelu zwierzęcym.
- Protokół może prowadzić do lepszego przekładania wyników na warunki kliniczne.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Aligning preclinical and clinical efficacy endpoints is critical for predictive confidence in cardiovascular therapy development. This pig treadmill exercise protocol enables functional assessment of cardiovascular interventions using endpoints that mirror clinical exercise tolerance, directly addressing translational gaps. Integrating such clinically relevant functional tests at the preclinical stage supports more informed portfolio triage and risk-adjusted advancement decisions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of therapeutic hypotheses by measuring functional cardiovascular improvement in vivo.
- Supports biological de-risking by providing direct evidence of physiological efficacy beyond histological endpoints.
- Facilitates predictive confidence in target validation by aligning preclinical outputs with clinical expectations.
Screening & Assay Development
- Prepares validated large-animal models for downstream efficacy and safety screening of gene and novel therapies.
- Standardizes exercise tolerance as a reproducible, quantitative endpoint for cross-study comparison.
- Enables reliable evaluation of intervention impact on cardiovascular performance under controlled conditions.
Translational & Preclinical Research
- Improves disease relevance by matching preclinical functional endpoints to those used in clinical trials.
- Supports translational biomarker alignment by integrating exercise tolerance and physiological readouts.
- Enables risk-adjusted advancement by providing functional data that inform go/no-go decisions.
Pipeline & Workflow Integration
This treadmill exercise test positions functional efficacy assessment at the intersection of preclinical validation and translational research, bridging early discovery and lead identification with clinical endpoint continuity.
- Discovery Biology: Provides a platform for hypothesis testing and mechanistic de-risking in cardiovascular models.
- Screening: Delivers standardized, reproducible exercise tolerance data for comparative analysis.
- Analytics: Generates quantitative outputs such as run distance, speed, and heart rate for robust statistical evaluation.
- Translational Research: Aligns preclinical and clinical endpoints to enhance predictive value and reduce translational attrition.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable functional assessment capability for diverse cardiovascular intervention studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cardiovascular efficacy studies.
- Operational Value: Promotes standardization, reproducibility, and scalability of functional endpoint assessment.
- Strategic Value: Enables better go/no-go decisions and capital efficiency by providing clinically relevant data early.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of cardiovascular therapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in large-animal handling and cardiovascular physiology.
- Needs access to treadmill systems, ECG monitoring, and data capture infrastructure.
- Demands cross-team standardization of exercise protocols and endpoint definitions.
- May require adaptation for different pig breeds or cardiovascular disease models.
- Practical limitations include animal motivation and variability in exercise tolerance.
