Модель крупного животного для оценки эффективности генной терапии при ишемическом сердце
2 сентября 2021 г.
Генная терапия миокарда при ишемической болезни сердца имеет большие перспективы для будущих терапевтических средств. Здесь мы представляем модель на больших животных для оценки эффективности генной терапии в ишемизированном сердце.
Методы и методы визуализации, используемые в этом протоколе, представляют собой превосходное представление о безопасности и эффективности генной терапии при ишемическом сердце перед переходом к клиническим испытаниям. Основными преимуществами этого метода являются низкая инвазивность модели ишемии, а также точное нацеливание генной терапии на гипокинетические, но все еще жизнеспособные области сердца. Начните с выполнения трансторакальной эхокардиографии перед операцией по ишемии, переносом генов и эвтаназией, чтобы оценить любую обнаруживаемую перикардиальную жидкость и определить деформацию миокарда.
Поместите датчик в третье или четвертое межреберье под мышкой свиньи маркером, указывающим на грудину свиньи, чтобы получить доступ к парастернальной короткой оси на уровне митрального клапана, папиллярной мышцы и апикального уровня. Затем нажмите «Получить», чтобы сохранить клип. Для выполнения коронарографии непосредственно перед операцией по ишемии используют катетер 6-F под рентгеноскопическим контролем с йодным контрастным веществом для визуализации правой коронарной артерии, левой восходящей коронарной артерии и левой передней нисходящей артерии.
Для киновизуализации в автоинъекторе установите продолжительность болюса в три секунды и общий объем на 21 миллилитр, а затем нажмите одинарно, и да, чтобы ввести контрастное вещество йода в левый желудочек через катетер косички 5-F. Выполните киновизуализацию животного в состоянии покоя, а затем введите добутамин внутривенно и увеличивая дозы для индукции стресса. После достижения целевой частоты сердечных сокращений в 160 ударов в минуту выполняется киновизуализация и удаляется катетер косички.
Чтобы рассчитать фракцию выброса, откройте измерительное программное обеспечение, выберите желудочковый анализ рассматриваемого изображения. Прокрутите изображение, чтобы выбрать таймфрейм, один в диастоле и один в систоле, а затем выберите инструмент для рисования контуров желудочков каждого таймфрейма. Чтобы вызвать хроническую ишемию миокарда, за 14 дней до переноса генов поместите катушку в левую коронарную артерию и перенесите стент с бутылочным горлышком на левую коронарную артерию и поместите стент дистально к первой диагонали.
Надуйте стент до номинального давления в артерии, используя индефлятор с отношением стента к просвету 1,3 для закрепления узкого места на месте. Еще через 15 секунд сдуйте стент, вытяните оборудование из артерии и обеспечьте правильное размещение стента с узким горлышком с помощью ангиографии. После ангиографии и функциональных измерений под рентгеноскопическим контролем введите картирующий катетер в левый желудочек через оболочку бедренной кости для электроанатомического картирования и соберите не менее 100 точек из левого желудочка и нажмите «Принять», чтобы одобрить точку.
В итоговой карте для жизнеспособности в качестве критерия используйте униполярное напряжение свыше пяти милливольт. А при гипокинезии выбирайте локальное линейное укорочение как можно ниже, по крайней мере, до 12%, но желательно ниже 6%После эвтаназии животное извлеките сердце из грудной полости. После того, как собранное сердце будет промыто, поместите иглу 18-го калибра над аортальным клапаном и присоедините иглу к перфузионному насосу.
Перфузируйте сердце 750 миллилитрами 1%-ного параформальдегида. Используйте острый нож, чтобы разрезать сердце на ломтики толщиной в один сантиметр и собрать образцы из области переноса генов в 4% параформальдегид и жидкий азот. Храните образцы для окрашивания в 4% параформальдегиде в течение 48 часов при четырех градусах Цельсия.
Эффективность генной терапии анализировали путем измерения окружной деформации, фракции выброса и перфузии миокарда с помощью ПЭТ-сканирования 15O-воды. Образцы тканей могут быть собраны непосредственно из области переноса генов путем сравнения сердца с электроанатомической картой. Экспрессию трансгена и терапевтический ангиогенез оценивали с помощью иммуногистологического анализа путем анализа количества положительных клеток после окрашивания бета-галактозидазой и анализа капиллярной области миокарда после окрашивания молекулой адгезии тромбоцитов/эндотелиальных клеток-1.
Важно подтвердить размещение стента с узким горлышком с помощью ангиограммы и сбора образца из области переноса генов, что может быть подтверждено путем сравнения сердца с электроанатомической картой. В целом, крайне важно сделать все измерения наиболее воспроизводимым способом.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье рассматривается модель на крупных животных для оценки эффективности генной терапии миокарда при ишемической болезни сердца. Описанные методы позволяют получить представление о безопасности и эффективности генной терапии перед началом клинических испытаний.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Сердечно-сосудистые исследования
- Генная терапия
- Ишемическая болезнь сердца
Введение
- Генная терапия миокарда перспективна для лечения ишемической болезни сердца.
- Модели на крупных животных необходимы для доклинической оценки.
- Понимание эффективности генной терапии имеет решающее значение перед началом клинических исследований на людях.
- Низкая инвазивность и точное таргетирование являются ключевыми преимуществами предлагаемых методов.
Цель исследования
- Оценить безопасность и эффективность генной терапии при ишемических заболеваниях сердца.
- Создать надежную модель на крупных животных для дальнейших исследований.
- Оценить деформацию миокарда и выявить наличие перикардиальной жидкости.
Используемые методы
- Трансторакальная эхокардиография для оценки деформации миокарда.
- Коронарная ангиография с использованием катетера 6-F под флуороскопическим контролем.
- Использование йодсодержащего контрастного вещества для визуализации коронарных артерий.
- Оценка гипокинетических, но жизнеспособных зон сердца для проведения таргетной генной терапии.
Основные результаты
- Продемонстрирована низкая инвазивность модели ишемии.
- Получено четкое представление о безопасности и эффективности генной терапии.
- Определены эффективные стратегии таргетинга для генной терапии.
- Создана основа для будущих клинических исследований.
Выводы
- Генная терапия миокарда обладает значительным потенциалом для лечения ишемической болезни сердца.
- Разработанная модель подходит для доклинической оценки.
- Для подтверждения полученных результатов в клинических условиях необходимы дальнейшие исследования.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для индустрии
Эта модель на крупных животных позволяет проводить доклиническую оценку генной терапии ишемической болезни сердца путем воспроизведения клинически значимых конечных точек и обеспечения точного воздействия на терапевтический ангиогенез. Данный подход снижает трансляционный риск, приводя результаты исследований на животных в соответствие с ожиданиями от клинических испытаний на людях благодаря стандартизированной визуализации и функциональной оценке. Модель предоставляет воспроизводимую основу для снижения рисков при отборе кандидатов для генной терапии перед проведением исследований, необходимых для подачи заявки на проведение клинических исследований (IND).
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет проверять гипотезы терапевтического ангиогенеза на релевантной модели ишемии сердца у свиней.
- Практическая ценность: использование электроанатомического картирования позволяет точно направить перенос генов в гипокинетические, но жизнеспособные области миокарда, что повышает точность подтверждения целевой зоны.
- Прогностическая ценность: оценка эффективности проводится с помощью измерения циркумферентной деформации, фракции выброса и ПЭТ-перфузии с использованием 15O-water — количественных конечных точек, позволяющих прогнозировать клинический ответ.
Скрининг и разработка анализа
- Готовность анализа: устанавливаются стандартизированные протоколы ультразвуковой визуализации, коронарной ангиографии и ПЭТ-сканирования для обеспечения воспроизводимости функциональных показателей в исследуемых когортах.
- Количественные результаты: генерируются измеряемые данные о деформации, фракции выброса и перфузии, которые обеспечивают стандартизацию анализа и сопоставимость результатов между различными лабораториями.
- Масштабируемость: поддерживается проведение повторных сеансов визуализации (исходный уровень, после ишемии, после переноса гена), что позволяет осуществлять лонгитюдную оценку на одной животной модели.
Трансляционные и доклинические исследования
- Значимость для изучения заболевания: имитирует хроническую ишемическую болезнь коронарных артерий посредством ишемии левой коронарной артерии, вызванной стентированием, что соответствует патофизиологии человека.
- Трансляционная преемственность: использует клинически признанные методы визуализации (ЭхоКГ, ангиографию, ПЭТ) для сопоставления доклинических данных с дизайном клинических исследований.
- Прогресс с учетом рисков: позволяет принимать решения о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) на основе заранее определенных порогов эффективности и безопасности, полученных с помощью мультимодальной визуализации и гистологической валидации.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данная модель вписывается в континуум от этапа поиска до доклинических исследований, обеспечивая функциональную валидацию после идентификации мишени и перед оптимизацией ведущих соединений, что особенно важно для кандидатов на генную терапию, требующих подтверждения механизма действия in vivo.
- Фундаментальная биология: способствует проверке гипотез об ангиогенных факторах, обеспечивая таргетную доставку и лонгитюдный мониторинг восстановления миокарда.
- Скрининг: предоставляет стандартизированные количественные данные визуализации (деформация, фракция выброса, перфузия), что позволяет проводить сравнительную оценку различных генно-терапевтических конструктов.
- Аналитика: обеспечивает многомодальные потоки данных — функциональную визуализацию, гистологическую плотность капилляров и экспрессию трансгена — для комплексной оценки эффективности.
- Трансляционные исследования: согласовывает доклинические конечные точки с показателями клинических испытаний, повышая прогностическую достоверность методов терапевтического ангиогенеза.
- Корпоративное повторное использование: создает воспроизводимую платформу для оценки множества мишеней генной терапии при ишемической болезни сердца, сокращая избыточность при разработке моделей.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает механистическую неопределенность, связывая локализацию переноса гена (с помощью электроанатомической карты) с функциональным улучшением и ростом капилляров в жизнеспособном, но гипокинетическом миокарде.
- Операционная ценность: Обеспечивает воспроизводимость за счет стандартизированных протоколов визуализации, верификации установки стента и слепого отбора проб тканей из картированных зон переноса гена.
- Стратегическая ценность: Улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении исследований (go/no-go), требуя соответствия между функциональным восстановлением, улучшением перфузии и гистологическим ангиогенезом перед переходом к следующему этапу.
- Влияние на портфель: Позволяет осуществлять приоритезацию программ генной терапии с учетом рисков на основе доклинической эффективности на клинически прогностической модели на крупных животных.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области хирургии крупных животных, интервенционной кардиологии и электроанатомического картирования для точного размещения стента и катетера.
- Зависит от наличия инфраструктуры визуализации, включая аппараты УЗИ, флюороскопию и ПЭТ/КТ-сканеры, способные проводить перфузионную визуализацию с использованием 15O-water.
- Необходимы стандартизированные операционные процедуры для индукции ишемии, переноса генов и сбора мультимодальных конечных точек для обеспечения воспроизводимости данных.
- Требуются адаптационные корректировки при распространении модели на другие модели ишемии или векторы доставки генов (например, вирусные или невирусные).
- Ограничено необходимостью в специализированном персонале и оборудовании, что может увеличить сложность и стоимость исследования по сравнению с моделями на грызунах.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
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
