Myokardiegenterapi til iskæmisk hjertesygdom har et stort løfte for fremtidig terapi. Her introducerer vi en stor dyremodel til evaluering af effekten af genterapi i det iskæmiske hjerte.
Koronararteriesygdom er en af de væsentlige årsager til dødelighed og sygelighed på verdensplan. På trods af udviklingen af nuværende terapi forbliver en betydelig del af patienter med koronararteriesygdom symptomatiske. Genterapi-medieret terapeutisk angiogenese tilbyder en ny terapeutisk metode til forbedring af myokardieperfusion og lindring af symptomer. Genterapi med forskellige angiogene faktorer er blevet undersøgt i få kliniske forsøg. På grund af metodens nyhed er udviklingen af myokardiegenterapi en kontinuerlig vej fra bænk til sengekant. Derfor er der behov for store dyremodeller til evaluering af sikkerhed og effektivitet. Jo mere modellen med store dyr identificerer den oprindelige sygdom og de endepunkter, der anvendes i klinikker, jo mere forudsigelige resultater er fra kliniske forsøg. Her introducerer vi en stor dyremodel til evaluering af effekten af genterapien i det iskæmiske svinehjerte. Vi anvender klinisk relevante billeddiagnostiske metoder såsom ultralydsscanning og 15H2O-PET. Til målretning af genoverførsler til det ønskede område anvendes elektroanatomisk kortlægning. Formålet med denne metode er: (1) at efterligne kronisk koronararteriesygdom, (2) at inducere terapeutisk angiogenese i hypoxiske områder af hjertet og (3) at evaluere sikkerheden og effekten af genterapien ved hjælp af relevante endepunkter.
Koronararteriesygdom er ansvarlig for den store andel af dødelighed og sygdomsbyrde på verdensplan1. Nuværende behandlingsstrategier er perkutane interventioner, farmakologisk behandling og bypassoperation2. På trods af udviklingen af disse nuværende behandlinger lider mange patienter imidlertid af såkaldt ildfast angina, hvilket understreger det uopfyldte behov for nye behandlingsmetoder3. Genterapi-medieret terapeutisk angiogenese kunne målrette mod denne patientgruppe.
Myokardiegenterapi leveres oftest ved hjælp af forskellige virale vektorer, oftest replikationsmangelfuld adenovirus4. Som terapeutiske gener anvendes forskellige angiogene vækstfaktorer. De mest undersøgte angiogene vækstfaktorer er de vaskulære endotelvækstfaktorer (VEGF’er), der formidler deres angiogene signalering gennem vaskulære endotelvækstfaktorreceptorer (VEGFR’er) og deres co-receptorer5. Flere kliniske forsøg har bevist fordelen og sikkerheden ved hjertegenterapi og gjort denne nye behandlingsmetode til en realistisk mulighed for behandling af iskæmiske hjertesygdomme 6,7. Dette koncept har dog stadig brug for forbedring af de terapeutiske gener og virale vektorer, der testes i store dyremodeller, inden de kommer ind i klinikkerne. Grisen er ofte blevet brugt som forsøgsdyr, da dens hjerte ligner det menneskelige hjerte meget. Størrelsen af svinets kardiovaskulære system tillader brugen af lignende kateteropfindelser som anvendt hos mennesker. Alle billeddiagnostiske metoder, der er tilgængelige for mennesker, kan anvendes til svin8.
Der er flere store dyremodeller for kronisk iskæmi. Den mest almindeligt anvendte er ameroid constrictor model 9,10,11. Ulempen ved denne metode er invasiviteten, da thoracotomi er nødvendig for at få adgang til koronar vaskulatur. Tidligere i vores gruppe er der udviklet en mini-invasiv flaskehalsstentmodel for kronisk myokardieiskæmi12. Denne metode anvendes også i dette manuskript til at fremkalde myokardieiskæmi.
Anvendeligheden af ultralydsbilleddannelse har udviklet sig væsentligt på trods af billeddannelsesmodalitetens alder. For eksempel er myokardiestamme stadig hovedsageligt i forskningsbrug på grund af dets nyhed. Myokardiestamme afspejler ændringer i hjertets kontraktile funktion bedre end den traditionelle M-mode udstødningsfraktionsmåling13. Her i den store dyremodel anvendes således måling af myokardiestamme. For at evaluere hjertets funktion måles hjerteudgang også ved cine-billeddannelse af venstre ventrikel under angiografi. Hjerteudgang måles både i hvile og under dobutamin-induceret stress for at evaluere myokardiefunktionen under stress.
Ud over målingerne af hjertefunktionen er information om myokardieperfusion afgørende i genterapiundersøgelser, der sigter mod terapeutisk angiogenese. I denne dyremodel er dyr afbildet med 15 O-mærket radiovandpositronemissionstomografi (15H 2O-PET), da dette er den gyldne standard til måling af myokardieperfusion. 15H2O-PET er tidligere valideret til måling af perfusion af iskæmisk svinehjerte14.
Således udgør de ovennævnte metoder og modaliteter et glimrende perspektiv til evaluering af effekten af genterapi i det iskæmiske hjerte.
Tidspunkterne for denne protokol kan ændres i henhold til den anvendte virale vektor. De immunhistologiske analyser kan også udvælges i henhold til det terapeutiske gen. Det er også muligt at tilføje flere tidspunkter og slutpunkter til protokollen, hvis det er nødvendigt.
Denne protokol omfatter etaper, som er afgørende for at lykkes og umulige at korrigere bagefter. For det første, hvis man ikke fremkalder passende iskæmi, skal dyret udelukkes fra yderligere forsøg og analyser. Sta…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne vil gerne takke Maria Hedman, Tiina Laitinen, Tomi Laitinen, Pekka Poutiainen, Annika Viren og Severi Sormunen for hjælp og tilladelse til 15O-PET-billeddannelse på Kuopio University Hospital; og Heikki Karhunen, Minna Törrönen og Riikka Venäläinen fra National Laboratory Animal Center for deres hjælp i dyrearbejde.
Denne undersøgelse er støttet af tilskud fra Finnish Academy, ERC og CardioReGenix EU Horizon 2020-bevilling.
1% PFA | VWR | VWRC28794.295 | Prepared from paraformaldehyde powder |
15 % sucrose | VWR | VWRC27480.294 | Prepared from solid sucrose |
4% PFA | VWR | VWRC28794.295 | Prepared from paraformaldehyde powder |
5 F pigtail catheter | Cordis | 534-550S | |
6 F catheter AR2 | Cordis | 670-112-00 | |
6 F introducer sheath | Cordis | 504-606X | |
8 F introducer sheath | Cordis | 504-608X | |
Acetylsalicylic acid | Varying producer | ||
Amiodarone | Varying producer | ||
Angiographic station | GE Healthcare | ||
Angiolaboratory set | Mölnlycke | designed for the needs of our angiolaboratory, contains sterile drapes, cups and swabs | |
Bisoprolol | Varying producer | ||
Cefuroxime | Varying producer | ||
Clopidogrel | Varying producer | ||
Coroflex Blue stent | B.Braun Medical | 5029012 | Catalog number depends on stent size |
Crile forceps | |||
Cyclotron | GE Healthcare | ||
Dobutamine | Varying producer | ||
Electroanatomical mapping system | Biologics Delivery Systems, Johnson & Johnson company | ||
Enoxaparin | Varying producer | ||
Fentanyl | Varying producer | ||
Intramyocardial injection catheter | Johnson & Johnson | ||
Iodine contrast agent | Iomeron | ||
Kitchen knife | Varying producer | ||
Lidocaine | Varying producer | ||
Liquid nitrogen | Varying producer | ||
MgSO4 | Varying producer | ||
Needle 18 G | Cordis | 12-004943 | |
Perfusion pump | |||
PET-CT scanner | Siemens Healthcare | ||
Polytetrafluoroethylene tube | |||
Propofol | Varying producer | ||
Scalpel no 11 | VWR | SWAN0503 | |
Sublingual dinitrate | Takeda | ||
Ultrasound machine | Philips |