Name: percutaneous contrast echocardiography-guided intramyocardial injection and cell delivery in a large preclinical model
Uploaded: 2018-01-21T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Percutaneous Contrast Echocardiography-guided Intramyocardial Injection and Cell Delivery in a Large Preclinical Model at JoVE.com

Forfatterne takke Sheila Monfort, Brenda Martínez, Carlos Micó, Alberto Muñoz og Manuel Molina fremragende bistand under indsamlingen af data, og Carlos Bueno for at give EGFP(+) HEK-293 celler. Dette arbejde blev støttet delvist af: Fundación Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnología, Región de Murcia, Spanien (JT) (giver nummer: 11935/PI/09); Red de Terapia Celular, ISCIII-Sub. Gral. Redes, VI PN de jeg + D + jeg 2008-2011 (give nr. RD12/0019/0001) (JMM), medfinansieres med strukturel finansiering af EU (FEDER) (JMM); og University of Reading, Det Forenede Kongerige (AG, GB) (Central finansiering). Finansieringskilderne spillede ingen rolle i undersøgelse design, dataindsamling og analyse, beslutningen om at offentliggøre eller forberedelse af manuskriptet.

Eksperimenter beskrevet heri blev godkendt af den etiske forskning på universitetet i Murcia, Spanien, og der blev udført i overensstemmelse med direktiv 2010/63/EU af Europa-Kommissionen. Trinene beskrevet blev udført under drift standardprotokoller, der var en del af planen arbejde og ikke er blevet udført udelukkende med henblik på at filme den ledsagende video til dette papir.
1. forberedelse af celler og pattedyr udtryk vektor
Bemærk: Her, vi kort beskrive ...

Det primære mål var at udvikle et minimalt invasive teknik, der kan bruges til levering af stamceller i myokardiet kaniner (en stor størrelse prækliniske dyremodeller)17,18, samtidig med at drage fordel af brugen af en forholdsvis billig imaging system let tilgængelige i mange kliniske og forskningsmæssige Centre. Her, vi viser, at ved hjælp af en klinisk ekkokardiografi system, og hjulpet af InI, et bredt tilgængelige agent, med både i situ -sp...

Celle og -gen terapi spændende og nogensinde at udvikle strategier til at regenerere/reparere den tilskadekomne myokardiet i HFrEF. Et par undersøgelser har sammenlignet effektivitet (f.eks., celle tilbageholdelse sats) af de forskellige indgiftsmåder celle levering, som har konsekvent vist IMI overlegenhed over Intrakoronar eller intravenøs ruter1,2 , 3 , 4 , 5. det er således ikke overraskende, at en stor del af undersøgelser på translationel modeller af stamcelleterapi af tilskadekomne myokardiet levere injectate via IMI udføres under direkte visning i en åben bryst procedure6,7 . Denne tilgang har dog flere begrænsninger, herunder invasive karakteren af den procedure, som indebærer risiko for peri-proceduremæssige dødelighed (ofte under-rapporteret)8. Derudover fjerne en IMI under direkte visning ikke muligheden for utilsigtet injektion i den ventrikulære hulrum. I klinisk praksis kan en IMI under åben kiste kirurgi være en velegnet metode til terapeutiske celle levering, fx, under koronararterie bypass graft kirurgi (CABG); dog kan denne tilgang ikke være passende for celle levering i globale kardiomyopati af ikke-iskæmisk oprindelse (f.eks.HFrEF sekundært til antracyklin-induceret kardiomyopati (AICM)).
Der er ingen tvivl om, at iskæmisk hjertesygdom (IHD) er den mest almindelige årsag til HFrEF (~ 66%)9,10; ikke-iskæmisk kardiomyopati, herunder AICM, påvirker imidlertid stadig en betydelig andel af patienter med HFrEF (33%)9 . Faktisk, de seneste fremskridt i klinisk onkologi har resulteret i mere end 10 millioner overlevende fra kræft i USA alene11, skøn over et lignende antal i Europa, i overensstemmelse med en generel tendens til forbedret overlevelse af kræftpatienter12 ,13. Således, at udforske fordelene ved nye behandlingsformer, såsom stamcelletransplantation for ikke-iskæmisk kardiomyopati samt trialing af en effektiv og minimalt invasiv rute af stamceller levering er af største vigtighed, da det stigende antal patienter påvirket af cardiotoxicity sekundært til anticancermedicin.
Af note indebærer hypotesetest undersøgelser ved hjælp af stamcelleterapi satsning hen til reparation/regenerere den tilskadekomne myokardiet ofte anvendelse af små gnavere (fx, mus og rotter). Disse modeller kræver ofte dyre høj frekvens ultralyd systemer til evaluering af Myokardie funktion, normalt udstyret med lineær array transducere, som har nogle iboende tilhørende begrænsninger (f.eks., efterklang)14. Andre modeller som kaniner, der repræsenterer en stor prækliniske model, har dog nogle fordele for hypotese testning af stamceller behandlinger i HFrEF. Således, i modsætning til rotter og mus, kaniner opretholde en Ca+ 2 transportsystem og cellulære Elektrofysiologi, der minder om mennesker og andre store dyr (fx, hunde og svin)15,16,17 ,18,19. En anden fordel, er deres imødekommenhed for kardiale ultrasound imaging bruger relativt billig og bredt tilgængelige kliniske ekkokardiografi systemer udstyret med relativt høj frekvens fase array transducere, f.eks., 12 MHz, som dem, der ofte anvendes i neonatal og pædiatrisk kardiologi. Disse systemer giver mulighed for fremragende ekkokardiografisk imaging med topmoderne teknologi, og de udnytter overlegenhed af harmoniske imaging20. Derudover omfattende hypotesetest af potentialet i hjertets regenerative behandlinger (fx, stamcelleterapi), deres sikkerhed, effektivitet, cardiomyogenic potentiale, samt evaluering af skæbnen, injectate en gang leveret i den myokardiet, er obligatorisk, før de kan komme i betragtning til human brug, og de kræver brug af store prækliniske dyremodeller såsom kanin17,19. Her, beskriver vi en minimalt invasiv teknik til celle levering via perkutan kontrast-ekkokardiografi guidede IMI ved hjælp af en klinisk ekkokardiografi system, som er rettet mod stamcelle transplantation-baseret terapi for ikke-iskæmisk kardiomyopati20 . Vi også beskrive fordelene ved tusch (InI, også kendt som Kina blæk) som en ultralyd kontrast agent og i situ tracer af injectate i kanin hjerte.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="890">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">HD11 XE Ultrasound System</td>
			<td style="width:131px;">Philips</td>
			<td style="width:183px;">10670267</td>
			<td style="width:259px;">Echocardiography system.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">S12-4</td>
			<td style="width:131px;">Philips</td>
			<td style="width:183px;">B01YgG</td>
			<td>4-12 MHz phase array transducer</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;">Ultrasound Transmision Gel (Aquasone)</td>
			<td style="width:131px;">Parket laboratories Inc</td>
			<td style="width:183px;">N 01-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vasovet 24G</td>
			<td style="width:131px;">Braun</td>
			<td style="width:183px;">REF 381212</td>
			<td>&#160;over-the-needle catheter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Omnifix-F 1 ml syringe</td>
			<td style="width:131px;">Braun</td>
			<td style="width:183px;">9161406V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Imalgene (Ketamine)</td>
			<td style="width:131px;">Merial</td>
			<td style="width:183px;">RN 9767</td>
			<td>Veterinary prescription is necessary</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Domtor (Medetomidine)</td>
			<td style="width:131px;">Esteve</td>
			<td style="width:183px;">CN 570686.3</td>
			<td>Veterinary prescription is necessary</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Heating Pad</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:183px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Faber-Castel TG1</td>
			<td style="width:131px;">Faber-Castel</td>
			<td style="width:183px;">16 33 99</td>
			<td style="width:259px;">India (China) Ink</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Holter Syneflash</td>
			<td style="width:131px;">Ela medical</td>
			<td style="width:183px;">SF0003044S</td>
			<td style="width:259px;">24 h Holter ECG system.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Electrodes Blue Sensor&#174;</td>
			<td style="width:131px;">Ambu (NUMED)</td>
			<td style="width:183px;">VLC-00-S</td>
			<td style="width:259px;">Holter ECG electrodes.</td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:319px;">Microtome</td>
			<td style="width:131px;">Leica Biosystems</td>
			<td style="width:183px;">RM2155</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Microscope</td>
			<td style="width:131px;">Olimpus</td>
			<td style="width:183px;">CO11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:319px;">ABC Vector Elite</td>
			<td style="width:131px;">Vector Laboratories</td>
			<td style="width:183px;">PK-6200</td>
			<td>Avidin Biotin Complex Kit.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Chicken anti-GFP antibody</td>
			<td style="width:131px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:183px;">A10262</td>
			<td>Primary antibody.</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:319px;">Biotinylated goat-anti-chicken IgG Antibody</td>
			<td style="width:131px;">Vector Laboratories</td>
			<td style="width:183px;">BA-9010</td>
			<td>Secondary Antibody.</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:319px;">3,30-diaminobenzidine tetrahydrochloride (DAB)</td>
			<td style="width:131px;">DAKO (Agilent)</td>
			<td style="width:183px;">S3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:319px;">Fluorescence Microscope</td>
			<td style="width:131px;">Carl Zeiss 
			MicroImaging</td>
			<td style="width:183px;">Zeiss AX10 Axioskop</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Holter ECG</td>
			<td>Elamedical</td>
			<td>Syneflash SF0003044S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:319px;">Dulbecco&#8217;s modified Eagle medium (DMEM)&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:183px;">11965084</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">10% fetal calf serum (FCS)</td>
			<td style="width:131px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:183px;">11573397</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:319px;">0.05% Trypsin-Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)</td>
			<td style="width:131px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:183px;">25300054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:319px;">Lipofectamine 2000 (Lipid transfection reagent)</td>
			<td style="width:131px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:183px;">11668019</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Reduced serum medium (Opti-MEM)</td>
			<td style="width:131px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:183px;">31985070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:319px;">Hygromycin B</td>
			<td style="width:131px;">Calbiochem (MERCK)</td>
			<td style="width:183px;">400051</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Xylene (histological)</td>
			<td style="width:131px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:183px;">X3S-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Hydrogen Peroxide Solution (H2O2)</td>
			<td style="width:131px;">Sigma</td>
			<td style="width:183px;">H1009</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Pronase</td>
			<td style="width:131px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:183px;">53-702-250KU</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

percutaneous contrast echocardiography-guided intramyocardial injection and cell delivery in a large preclinical model

Celle og -gen terapi er spændende og lovende strategier med henblik på hjerte regenerering i indstillingen af hjertesvigt med nedsat uddrivningsfraktion (HFrEF). Før de kan anses for brug og gennemføres i mennesker, kræves omfattende prækliniske undersøgelser i store dyremodeller til at evaluere sikkerheden, effektiviteten og skæbne af injectate (fx, stamceller) når der leveres i myokardiet. Små gnavere modeller tilbyder fordele (f.eks., omkostningseffektivitet, imødekommenhed for genmanipulation); dog oversætte givet iboende begrænsninger af disse modeller, resultater i disse sjældent til klinikken. Omvendt kan store dyremodeller såsom kaniner, har fordele (fx, ens hjerte Elektrofysiologi i forhold til mennesker og andre store dyr), samtidig med at en god omkostningseffektiv balance. Her, viser vi, hvordan du udfører en perkutan kontrast ekkokardiografi-styrede intramyocardial injektion (IMI) teknik, som er minimalt invasiv, sikker, veltolereret og meget effektiv i målrettet levering af injectates, herunder celler, i flere steder i myokardiet af en kanin model. For gennemførelsen af denne teknik, har vi også draget fordel af en bredt tilgængelige kliniske ekkokardiografi system. Efter at sætte i praksis den protokol, der er beskrevet her, en forsker med grundlæggende ultralyd viden bliver kompetente i udførelsen af denne alsidige og minimalt invasive teknik anvendes rutinemæssigt i eksperimenter, med henblik på hypotesetest af den kapaciteter af cardiac regenerativ therapeutics i kanin model. Når kompetence er opnået, kan hele proceduren udføres i 25 min efter anaesthetizing kanin.

Perkutan kontrast ekkokardiografi-styrede IMI med InI:
Ved hjælp af protokollen beskrevet ovenfor, og når den optimale placering af spidsen af nålen blev bekræftet af ekkokardiografi og injektion indledt, transmural hyperechogenicity blev observeret under levering af InI (10% v/v i PBS) (figur 2E) , såvel som kort efter IMI til målområde (figur 2F</strong...

Watch this Scientific Journal Video about Percutaneous Contrast Echocardiography-guided Intramyocardial Injection and Cell Delivery in a Large Preclinical Model at JoVE.com

Percutaneous Contrast Echocardiography-guided Intramyocardial Injection and Cell Delivery in a Large Preclinical Model

Perkutan kontrast ekkokardiografi-styrede Intramyocardial injektion og celle levering i en stor prækliniske Model

Roman terapeutiske strategier i hjertets regenerativ medicin kræver omfattende og detaljerede undersøgelser i store prækliniske dyremodeller, før de kan komme i betragtning til brug i mennesker. Her, vise vi en perkutan kontrast ekkokardiografi-styrede intramyocardial injektionsteknik i kaniner, som er værdifulde for hypotesetest effekten af sådanne nye behandlingsformer.

Cell and gene therapy are exciting and promising strategies for the purpose of cardiac regeneration in the setting of heart failure with reduced ejection ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Coronary Artery Ligation and Intramyocardial Injection in a Murine Model of Infarction

Mouse models are a valuable tool for studying acute injury and chronic remodeling of the myocardium in vivo.  With the advent of genetic modifications to ...

Gene Transfer for Ischemic Heart Failure in a Preclinical Model

Various emerging technologies are being developed for patients with heart failure. Well-established preclinical evaluations are necessary to determine ...

Intramyocardial Cell Delivery: Observations in Murine Hearts

Intramyocardial Cell Levering: Observationer i murine Hjerter

Previous studies showed that cell delivery promotes cardiac function amelioration by release of cytokines and factors that increase cardiac tissue ...

Ultrasound-guided Transthoracic Intramyocardial Injection in Mice

Ultralydsvejledt Transtorakal intramyocardial Injektion i mus

Murine models of cardiovascular disease are important for investigating pathophysiological mechanisms and exploring potential regenerative therapies. ...

A Preclinical Murine Model of Hepatic Metastases

Et præklinisk musemodel af levermetastaser

Numerous murine models have been developed to study human cancers and advance the understanding of cancer treatment and development. Here, a preclinical, ...

A Surgical Procedure for Resecting the Mouse Rib: A Model for Large-Scale Long Bone Repair

Et kirurgisk indgreb for resektion musen Rib: En model for storstilet lang knogle Repair

This protocol introduces researchers to a new model for large-scale bone repair utilizing the mouse rib. The procedure details the following: preparation ...

Contractions of Human-iPSC-derived Cardiomyocyte Syncytia Measured with a Ca-sensitive Fluorescent Dye in Temperature-controlled 384-well Plates

Sammentrækninger af menneske-iPSC-afledt Cardiomyocyte Syncytia målt med et Ca-følsomme fluorescerende farvestof i temperatur-kontrollerede 384-godt plader

Spontaneously contracting syncytia of cardiomyocytes derived from human-induced pluripotent stem cells (hiPSC-CM) are a useful model of human cardiac ...

Preclinical Model of Hind Limb Ischemia in Diabetic Rabbits

Præklinisk model af Hind Ekstremitets iskæmi i diabetisk kaniner

Peripheral vascular disease is a widespread clinical problem that affects millions of patients worldwide. A major consequence of peripheral vascular ...

In Vitro Model of Coronary Angiogenesis

In Vitro Model af koronar Angiogenese

Here, we describe an in vitro culture assay to study coronary angiogenesis. Coronary vessels feed the heart muscle and are of clinical importance. Defects ...

Delayed Intramyocardial Delivery of Stem Cells after Ischemia Reperfusion Injury in a Murine Model

Forsinket Intramyokardie levering af stamceller efter Iskæmi Reperfusion Skade i en Murine Model

There is significant interest in the use of stem cells (SCs) for the recovery of cardiac function in individuals with myocardial injuries. Most commonly, ...