Iniekcja pod kontrolą echokardiografii w celu ukierunkowanego i niezawodnego dostarczania komórek macierzystych do mięśnia sercowego w szczurzym modelu zawału mięśnia sercowego
25 lipca 2025
Ten artykuł zawiera szczegółowe informacje na temat zoptymalizowanego protokołu wstrzykiwań domięśniowych pod kontrolą echokardiografii w szczurzych modelach zawału mięśnia sercowego przy użyciu igły 29 G x 88 mm. Technika ta zapewnia solidne, precyzyjne i powtarzalne dostarczanie środków terapeutycznych bezpośrednio do strefy okołozawałowej.
Na początek użyj sterylnego aplikatora, aby nałożyć żel okulistyczny na oba oczy znieczulonego szczura, aby zapobiec wysuszeniu. Po całkowitym usunięciu owłosienia należy zdezynfekować miejsce wstrzyknięcia, stosując naprzemiennie odpowiedni chirurgiczny środek peelingujący z 70% etanolem. Przenieś szczura z poduszki grzewczej na platformę zwierzęcą systemu obrazowania ultrasonograficznego.
Nałóż niewielką ilość żelu do elektrod, aby przymocować łapy szczura do elektrod platformy, poprawiając jakość sygnału. Następnie włóż sondę temperatury doodbytniczą, aby stale monitorować temperaturę ciała. Teraz uzyskaj pożądane obrazy wyjściowe lub przed wstrzyknięciem, w tym widoki długiej i krótkiej osi przymostkowej zarówno w trybie B, jak i M, a także obrazy czterech komór do oceny anatomicznej i funkcjonalnej.
Aby przygotować system do wstrzykiwań, należy przymocować sterylną igłę prowadzącą w rozmiarze 22 do strzykawki o pojemności jednego mililitra. Zamontować strzykawkę z igłą prowadzącą na zacisku iniekcyjnym i zamocować ją na miejscu. Następnie wyrównaj przetwornik ultradźwiękowy z uchwytem do wstrzykiwań, aby upewnić się, że igła prowadząca jest widoczna w polu obrazowania.
Wyreguluj pozycję przetwornika za pomocą mocowania przetwornika i zacisku mocującego. Nie poruszając szczurem, obróć platformę dla zwierząt, aż wycięcie na przetworniku będzie skierowane w stronę prawego ramienia szczura. Aby dostroić obrazowanie, wyreguluj mikromanipulatora na szynie platformy dla zwierząt.
Utrzymuj przetwornik stabilnie, aby utrzymać wyrównanie z igłą. Teraz, korzystając z obrazowania w trybie przymostkowym długiej osi B i w trybie M, wizualizuj obszar zawału. Oceń zakres zawału, regionalny ruch ściany i obszary ścieńczenia ścian, aby określić wykonalność iniekcji.
Zidentyfikuj strefę okołozawałową i wybierz obszar hipokinetyczny obok rdzenia zawału, który ma grubość ścianki rozkurczowej większej niż jeden milimetr. Następnie, za pomocą systemu szynowego, przesuń uchwyt wtryskowy w kierunku platformy dla zwierząt. Następnie wyreguluj mikromanipulatora uchwytu do wstrzykiwań, aby precyzyjnie wyrównać końcówkę igły z dokładnym środkiem pola przetwornika.
Teraz, aby powoli przesunąć igłę prowadzącą i nakłuć skórę, przekręć mikromanipulatora do wstrzykiwania na uchwycie iniekcji i upewnij się, że końcówka igły jest widoczna w polu ultrasonograficznym. Następnie aktywuj funkcję prowadnicy igły w oprogramowaniu ultrasonograficznym, aby potwierdzić planowaną trajektorię igły prowadzącej. Przesunąć igłę prowadzącą w kierunku wybranego miejsca wstrzyknięcia, zatrzymując się skosem w odległości od jednego do dwóch milimetrów od przedniej ściany lewej komory.
Gdy igła znajdzie się na swoim miejscu, poinstruuj jednego operatora, aby ustabilizował igłę prowadzącą u podstawy, aby utrzymać stałą wizualizację ultrasonograficzną. Należy poprosić innego operatora o poluzowanie zacisku strzykawki, ostrożne wyjęcie strzykawki i zastąpienie jej strzykawką zawierającą wstrzyknięcie. Następnie należy przymocować igłę o długości 88 milimetrów w rozmiarze 29 do strzykawki zawierającej wstrzyknięcie.
Mocować strzykawkę na uchwycie do wstrzykiwań. Ręcznie włóż igłę przez nieruchomą igłę prowadzącą, dokonując w razie potrzeby drobnych regulacji mikromanipulatora wzdłuż osi x. Kontynuuj ręczne przesuwanie igły, aż skos stanie się widoczny w jamie piersiowej na USG.
Gdy igła o rozmiarze 29 będzie widoczna w badaniu ultrasonograficznym, wsuń ją do mięśnia sercowego przedniej ściany lewej komory za pomocą mikromanipulatora w celu precyzyjnej kontroli. Upewnij się, że skos igły na całej długości jest osadzony w mięśniu sercowym. Powoli wstrzykiwać wstrzyknięcie do mięśnia sercowego.
Potwierdzić udane wstrzyknięcie, obserwując jasną, gęstą echogeniczną plamkę w miejscu wstrzyknięcia, która porusza się wraz z ruchem ściany przedniej lewej komory. Na koniec należy wyjąć strzykawkę i igły z uchwytu do wstrzykiwań, aby zapobiec przypadkowemu ukłuciu igłą. Ostrożnie podnieś szczura z platformy dla zwierząt i umieść go na poduszce grzewczej w celu odzyskania zdrowia.
Obrazowanie bioluminescencyjne wykazało częściowy wyciek wstrzykniętych komórek macierzystych spowodowany przedwczesnym wyjęciem igły, sygnalizowanym rozproszonym sygnałem luminescencyjnym w jamie klatki piersiowej. Udane wstrzyknięcie do mięśnia sercowego zostało potwierdzone skoncentrowanym sygnałem luminescencyjnym w środkowej okolicy wierzchołkowej lewej komory. Obrazowanie ex vivo podzielonych serc wykazało najsilniejszy sygnał bioluminescencyjny w środkowej części wierzchołka ze słabszymi sygnałami w sekcji wierzchołkowej i środkowej komory.
Obrazowanie pośmiertne serca wykazało widoczny fioletowy hydrożel przylegający do strefy zawału, potwierdzając celowe poród. Obrazowanie fluorescencyjne tkanki serca wykazało, że czerwony znacznik był ograniczony do strefy okołozawałowej, co potwierdzało miejscowe poród. Czerwone zabarwienie Syriusza potwierdziło, że znacznik został dostarczony do obszaru o średniej grubości ścianki między rdzeniem zawału a zdrowym mięśniem sercowym.
Obrazowanie kolorowym dopplerem potwierdziło, że igła została prawidłowo umieszczona wewnątrz mięśnia sercowego bez widocznego przepływu krwi przed wstrzyknięciem. Podczas wstrzyknięcia przednia ściana pozostała nienaruszona, bez wykrycia zewnętrznego przepływu krwi. Po pobraniu igły zatrzymany zastrzyk był widoczny w obrębie mięśnia sercowego i nie zaobserwowano krwotoku.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł szczegółowo opisuje zoptymalizowany protokół wewnątrzmięśniowych iniekcji do mięśnia sercowego pod kontrolą echokardiografii w szczurzych modelach zawału mięśnia sercowego, z wykorzystaniem igły 29 G x 88 mm. Technika ta zapewnia skuteczne, precyzyjne i powtarzalne podawanie substancji terapeutycznych bezpośrednio do strefy okołozawałowej.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Kardiologia
- Modele zwierzęce
Wstęp
- Zawał mięśnia sercowego jest stanem krytycznym, który wymaga skutecznych strategii leczenia.
- Wstrzyknięcia domięśniowe w mięsień sercowy mogą usprawnić dostarczanie środków terapeutycznych.
- Echokardiografia umożliwia obrazowanie w czasie rzeczywistym w celu prowadzenia iniekcji.
- Optymalizacja protokołów wstrzykiwania jest niezbędna dla zapewnienia powtarzalności i skuteczności.
Cel badania
- Opracowanie niezawodnej metody dostarczania środków terapeutycznych w modelach zawału mięśnia sercowego.
- Zapewnienie precyzji w celowaniu w strefę okołozawałową.
- Zwiększenie powtarzalności wstrzyknięć domięśniowych do mięśnia sercowego.
Zastosowane metody
- Aplikacja żelu oftalmicznego w celu zapobiegania wysychaniu oczu u znieczulonych szczurów.
- Dezynfekcja miejsca iniekcji za pomocą chirurgicznego środka myjącego i etanolu.
- Wykorzystanie obrazowania ultradźwiękowego do wstępnej oceny anatomicznej i funkcjonalnej.
- Monitorowanie temperatury ciała podczas procedury.
Główne wyniki
- Protokół umożliwia dokładne obrazowanie i celowanie w miejsce wstrzyknięcia.
- Osiągnięto skuteczne dostarczanie substancji przy minimalnej liczbie powikłań.
- Zauważono poprawę jakości sygnału dzięki zastosowaniu żelu do elektrod.
- Ciągłe monitorowanie temperatury przyczyniło się do poprawy dobrostanu zwierząt podczas procedury.
Wnioski
- Zoptymalizowany protokół zwiększa skuteczność wstrzykiwań domięśniowych w obrębie mięśnia sercowego.
- Obrazowanie w czasie rzeczywistym jest kluczowe dla skutecznego dostarczania terapeutyków.
- Metoda ta może zostać zaadaptowana do różnych środków terapeutycznych w przyszłych badaniach.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla Przemysłu
Wstrzykiwanie domięśniowe pod kontrolą echokardiografii w szczurzych modelach zawału mięśnia sercowego odpowiada na krytyczną potrzebę precyzyjnego i powtarzalnego dostarczania terapii regeneracyjnych w przedklinicznych badaniach sercowo-naczyniowych. Dzięki umożliwieniu małoinwazyjnej, celowanej administracji do strefy okołozawałowej, metoda ta zwiększa istotność translacyjną i wspiera rzetelne podejmowanie decyzji w procesach badawczo-rozwojowych. Kompatybilność protokołu z badaniami podłużnymi oraz standardowymi platformami obrazowania czyni go skalowalnym zasobem dla korporacyjnych portfeli R&D.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesna faza odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia rygorystyczne testowanie hipotez dotyczących terapii regeneracyjnych w tkance serca w warunkach chorobowych.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów terapeutycznych poprzez zapewnienie zlokalizowanego dostarczenia preparatu do mięśnia sercowego w obszarze oko-zawałowym.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez minimalizację efektów poza celami oraz zmienności proceduralnej.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Zapewnia zstandaryzowaną, powtarzalną platformę do oceny kandydatów z komórek macierzystych i preparatów biologicznych in vivo.
- Dostarcza ilościowe wyniki obrazowania i bioluminescencji w celu rzetelnej oceny precyzji dostarczania.
- Umożliwia skalowalność testów oraz harmonizację protokołów międzylaboratoryjnych w badaniach przesiewowych przedklinicznych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Zapewnia zgodność przedklinicznych metod dostarczania z możliwościami translacji klinicznej poprzez uniknięcie chirurgii z otwarciem klatki piersiowej.
- Umożliwia prowadzenie podłużnych badań nad skutecznością i bezpieczeństwem u tego samego zwierzęcia, co redukuje zmienność wyników.
- Zwiększa pewność prognostyczną w kontekście rozwoju terapii regeneracyjnych serca w kierunku badań umożliwiających złożenie wniosku o IND.
Integracja potoku i przepływu pracy
Niniejszy protokół iniekcji pod kontrolą echokardiografii jest częścią procesu przedklinicznego, prowadzącego od fazy odkrycia do identyfikacji wiodących kandydatów w zakresie terapii regeneracyjnych serca.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia testowanie hipotez dotyczących terapii komórkowych w anatomicznie precyzyjnych, istotnych dla choroby obszarach mięśnia sercowego.
- Przesiewanie: Zapewnia powtarzalne, ilościowe wskaźniki dostarczania w celu oceny kandydatów i standaryzacji protokołów.
- Analityka: Wspiera potwierdzenie dokładności wstrzyknięcia i retencji za pomocą obrazowania, co ułatwia porównania między różnymi warunkami.
- Badania translacyjne: Łączy etapy przedkliniczne i kliniczne poprzez modelowanie małoinwazyjnych metod dostarczania.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy wielokrotnego użytku, skalowalną platformę dla różnorodnych modalities terapeutycznych w kardiologii.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność biologiczną w walidacji celów kardiologicznych.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje procedury dostarczania, poprawiając powtarzalność i skalowalność w obrębie badań.
- Wartość strategiczna: Umożliwia podejmowanie bardziej świadomych decyzji go/no-go oraz efektywne pod kątem kapitałowym rozwijanie programów kardiologicznych.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację kandydatów do terapii regeneracyjnych w wskazaniach sercowo-naczyniowych z uwzględnieniem poziomu ryzyka.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w zakresie echokardiografii oraz technik chirurgicznych u małych zwierząt.
- Wymaga dostępu do wysokorozdzielczego obrazowania ultradźwiękowego oraz kompatybilnych platform do iniekcji.
- Konieczne jest rygorystyczne przeszkolenie zespołów w celu standaryzacji protokołu i zapewnienia powtarzalności.
- Możlizna jest konieczność adaptacji metody dla różnych modeli gryzoni lub różnej grubości ściany mięśnia sercowego.
- Potencjalne ograniczenia obejmują zmienność anatomiczną oraz proces nauki technik niezbędnych do precyzyjnego celowania.
