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

Die Autoren danken Sheila Monfort, Brenda Martínez, Carlos Micó, Alberto Muñoz und Manuel Molina für exzellente Unterstützung bei der Sammlung von Daten und Carlos Bueno für die Bereitstellung der EGFP(+) HEK-293-Zellen. Diese Arbeit wurde teilweise durch unterstützt: Fundación Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnología, Región de Murcia, Spanien (JT) (Anzahl zu gewähren: 11935/PI/09); Red de Terapia Celular, ISCIII-Sub. Gral. Redes, VI PN de ich + D + I 2008-2011 (keine zu gewähren. RD12/0019/0001) (JMM), kofinanziert mit Mittel aus den Strukturfonds der Europäischen Union (FEDER) (JMM); und der University of Reading, Vereinigtes Königreich (AG, GB) (zentrale Finanzierung). Die Geldgeber hatten keine Rolle beim Studiendesign, Datenerhebung und Analyse, Entscheidung, zu veröffentlichen oder der Manuskripterstellung.

Die hier beschriebenen Experimente wurden von der Ethikkommission der Forschung der Universität Murcia, Spanien, genehmigt und wurden gemäß Richtlinie 2010/63/EG der Europäischen Kommission durchgeführt. Die beschriebenen Schritte wurden unter operativen Standardprotokolle, die nicht ausschließlich für die Zwecke der Dreharbeiten des dazugehörigen Videos zu diesem Papier durchgeführt wurden und wurden Teil des Plans der Arbeit durchgeführt.
1. Vorbereitung der Zellen und Säugetieren E...

Das primäre Ziel war es, eine minimal-invasive Technik zu entwickeln, die für die Lieferung von Stammzellen in das Myokard Kaninchen (eine groß dimensionierte präklinischen Tiermodell)17,18, verwendet werden könnten, während die Verwendung von nutzen eine relativ kostengünstig imaging-System leicht zugänglich in vielen klinischen und Forschungszentren. Hier zeigen wir, dass mit einem klinischen Echokardiographie-System und unterstützt durch InI, ein weit...

Zell- und Gentherapie Therapien sind aufregend und immer Entwicklung von Strategien für die Regeneration/Reparatur der geschädigten Herzmuskel in HFrEF. Einige Studien haben die Wirksamkeit (z.B. Zelle Rückhalterate) von den verschiedenen Routen der Zelle Lieferung verglichen, die konsequent die Überlegenheit des IMI über intracoronary oder intravenös Routen1,2 unter Beweis gestellt haben , 3 , 4 , 5. so, ist es nicht verwunderlich, dass ein Großteil der Studien auf translationale Modelle der Stammzell-Therapie von der geschädigten Herzmuskel, liefern die Injectate über das IMI unter direktem Blick in einen offenen Brustkorb Verfahren6,7 durchgeführt . Dieser Ansatz hat jedoch einige Einschränkungen, einschließlich der invasiven Art des Verfahrens, die das Risiko von Peri prozedurale Sterblichkeit (oft unter-berichtet)8trägt. Darüber hinaus beseitigt ein IMI unter direkter Sicht nicht die Möglichkeit für die versehentliche Injektion in den linksventrikulären Hohlraum. In der klinischen Praxis könnte ein IMI während der offenen Brustkorb Operation eine geeignete Methode zur therapeutischen Zelle Lieferung, z.B., während koronare Bypasschirurgie Transplantat (CABG); jedoch kann dieser Ansatz nicht für Zelle Lieferung in globalen Kardiomyopathie nicht ischämischen Ursprungs (z. B.HFrEF sekundäre Anthracyclin-induzierten Kardiomyopathie (AICM)) geeignet.
Es besteht kein Zweifel, dass ischämische Herzkrankheit (IHD) ist die häufigste Ursache von HFrEF (~ 66 %)9,10; nicht-ischämische Kardiomyopathie, einschließlich AICM, betrifft jedoch noch einen Großteil der Patienten mit HFrEF (33 %)9 . In der Tat führten die jüngsten Fortschritte in der klinischen Onkologie in mehr als 10 Millionen Überlebende des Krebses in den USA allein11, mit Schätzungen über eine ähnliche Zahl in Europa, mit eine allgemeine Tendenz in Richtung verbesserte Überleben von Krebspatienten12 ,13. So angesichts erkunden die Vorteile der neuartigen Therapien, wie z. B. Stammzell-Transplantation für nicht-ischämische Kardiomyopathie sowie die Erprobung einer effektiven und minimal-invasive Route der Stammzell-Lieferung von größter Bedeutung ist, der wachsenden Zahl von Patienten Kardiotoxizität Krebsmedikamente Sekundär betroffen.
Der Hinweis beinhaltet Hypothesentests Studien mit Stammzell-Therapie mit dem Ziel, Reparatur/Regeneration der geschädigten Herzmuskel häufig die Verwendung von kleinen Nagetieren (z.B., Mäuse und Ratten). Diese Modelle erfordern oft teure Hochfrequenz-Ultraschall-Systeme für die Beurteilung der myokardialen Funktion, in der Regel ausgestattet mit linear-Array-Sensoren, die damit verbundenen Einschränkungen (z.B. Nachhall)14haben. Jedoch haben andere Modelle wie Kaninchen, ein großes präklinisches Modell vertreten einige Vorteile für Hypothesentests Stammzelltherapien in HFrEF. Auf diese Weise beibehalten im Gegensatz zu Ratten und Mäuse, Kaninchen eine Ca+ 2 Transportsystem und zelluläre Elektrophysiologie, die ähnelt der Mensch und andere große Tiere (z.B.Hunde und Schweine)15,16,17 ,18,19. Ein weiterer Vorteil ist ihre Bereitschaft für die Herzultraschalluntersuchung Bildgebung mit relativ preiswert und überall erhältlich klinische Echokardiographie Systeme ausgestattet mit relativ hoher Frequenz Phase-Array-Sensoren, z.B., 12 MHz, wie die häufig verwendeten in der Neugeborenen- und Pädiatrische Kardiologie. Diese Systeme ermöglichen hervorragende echokardiographische Bildgebung mit State-Of-The-Art Technologie, und sie profitieren von der Überlegenheit der Harmonic imaging-20. Darüber hinaus umfangreiche Hypothesentests das Potenzial der kardialen regenerative Therapien (z.B. Stammzell-Therapie), ihre Sicherheit, Wirksamkeit, Cardiomyogenic Potenzial, sowie Bewertung von dem Schicksal der Injectate einmal geliefert, in der Myokard, ist zwingend erforderlich, bevor sie für den menschlichen Gebrauch betrachtet werden können, und sie erfordern den Einsatz von großen präklinischen Tiermodellen, wie der Hase17,19. Hier beschreiben wir eine minimal-invasive Technik zur Zelle Lieferung über perkutane Kontrast-Echokardiographie geführte IMI mit einem klinischen Echokardiographie-System sich an Stammzell-Transplantation-Therapie für nicht-ischämische Kardiomyopathie20 richtet . Wir beschreiben auch die Vorteile der Tusche (InI, auch bekannt als China Tinte) als ein Ultraschall Kontrast Agent und in Situ Tracer von der Injectate im Herzen von Kaninchen.

<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

Zell-und Gentherapie sind spannende und erfolgversprechende Strategien zur kardialen Regeneration im Rahmen der Herzinsuffizienz mit reduzierte Ejektionsfraktion (HFrEF). Bevor sie können für den Einsatz in Betracht gezogen und in den Menschen umgesetzt werden, müssen umfangreiche präklinische Studien in großen Tiermodellen, die Sicherheit, Wirksamkeit und Schicksal der Injectate (z.B. Stammzellen) einmal in das Myokard geliefert zu bewerten. Kleine Nager-Modelle bieten Vorteile (z. B.Preis-/Leistungsverhältnis, Hilfsbereitschaft für Genmanipulation); Allerdings übersetzen inhärente Einschränkungen dieser Modelle gegeben, die Ergebnisse in diesen selten in der Klinik. Umgekehrt haben große Tiermodellen wie Kaninchen, Vorteile (z.B. ähnliche kardiale Elektrophysiologie im Vergleich zu Menschen und andere Großtiere), Beibehaltung eine gute kostengünstige Balance. Hier zeigen wir, wie eine perkutane Kontrast Echokardiographie-geführte Intramyocardial (IMI) Injektionstechnik, ausführen, die minimal-invasive, sichere, gut verträglich und sehr wirksam bei der gezielten Bereitstellung von Injectates, einschließlich der Zellen ist, in mehreren Standorten innerhalb der Herzmuskel eines Kaninchen-Modells. Für die Umsetzung dieser Technik haben wir auch eine verbreitete klinische Echokardiographie-System genutzt. Nachdem man in der Praxis das Protokoll beschrieben hier, ein Forscher mit grundlegenden Ultraschall wissen werden kompetent bei der Erfüllung dieser vielseitige und minimal-invasive Technik für den Routineeinsatz in Experimenten, die darauf abzielen, Testen von Hypothesen von der Funktionen der kardialen regenerativen Therapeutika in der Kaninchen-Modell. Kompetenz erreicht, kann die ganze Prozedur innerhalb von 25 Minuten durchgeführt werden, nach dem Betäuben der Kaninchens.

Perkutane Kontrast Echokardiographie-geführte IMI mit InI:
Mit dem Protokoll beschriebenen, und sobald die optimale Positionierung der Spitze der Nadel durch Echokardiographie und die Injektion initiiert bestätigt wurde, Transmural Hyperechogenicity bei der Lieferung von InI beobachtet wurde (10 % V/V mit PBS-Puffer) (Abb. 2E) , auch so kurz nach der IMI in der Zielregion (<strong...

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

Perkutane Kontrast-Echokardiographie-geführte Intramyocardial-Injektion und Zelle-Lieferung in einem großen präklinischen Modell

Neue therapeutische Strategien in der kardialen regenerativen Medizin erfordern umfangreiche und detaillierte Studien in großen präklinischen Tiermodellen, bevor sie für den Einsatz beim Menschen betrachtet werden können. Hier zeigen wir eine perkutane Kontrast-Echokardiographie-geführte Intramyocardial-Injektionstechnik bei Kaninchen, die ist wertvoll für Hypothesentests die Wirksamkeit solcher neuartiger Therapien.

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

Koronare Ligation und intramyokardialen Injection in einem Mausmodell der Infarkt

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 ...

Forschung

Medizin

Gene Transfer for Ischemic Heart Failure in a Preclinical Model

Gentransfer bei ischämischen Herzinsuffizienz in einem vorklinischen Modell

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

Intramyokardiale Zell Lieferung: Beobachtungen im Herzen Murine

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

Ultraschall-geführte Transthorakale intramyokardiale Injection in Mäuse

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

A Preclinical Murine Model of Hepatic Metastases

Einer präklinischen Mausmodell der Lebermetastasen

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

Ein chirurgischer Eingriff zur Resektion der Maus Rib: Ein Modell für Großlangknochenreparatur

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

Kontraktionen der iPSC abgeleitete Cardiomyocyte Syncytia gemessen mit einem Ca-sensitiven Fluoreszenzfarbstoff in temperaturgesteuerten 384-Well-Platten

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

Präklinische Modell von Hind Limb Ischemia in diabetischen Kaninchen

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 Modell der koronaren 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

Verzögerte intramyokardiale Lieferung von Stammzellen nach Ischämie-Reperfusionsverletzung in einem Murine-Modell

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