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

Författarna tackar Sheila Monfort, Brenda Martínez, Carlos Micó, Alberto Muñoz och Manuel Molina för utmärkt support under insamling av data och Carlos Bueno föreskrivs att tillhandahålla EGFP(+) HEK-293 cellerna. Detta arbete var stöds delvis av: Fundación Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnología, Región de Murcia, Spanien (JT) (bevilja nummer: 11935/PI/09); Red de Terapia Celular, ISCIII-Sub. Gral. Rades, VI PN de jag + D + jag 2008-2011 (bevilja nr. RD12/0019/0001) (JMM), medfinansieras med strukturell finansiering av Europeiska unionen (FEDER) (JMM); och, universitetet i Reading, Storbritannien (AG, GB) (Central finansiering). Finansiärerna hade ingen roll i studiedesign, datainsamling och analys, beslut om att offentliggöra eller beredning av manuskriptet.

De experiment som beskrivs häri godkändes av utskottet för etisk forskning av den universitet Murcia, Spanien, och utfördes i enlighet med direktiv 2010/63/EU av Europeiska kommissionen. Stegen som beskrivs utfördes under operativa standardprotokoll som var en del av arbetsplanen och har inte utförts enbart för att filma den medföljande videon till denna uppsats.
1. beredning av celler och däggdjur uttryck vektor
Obs: Här, vi kortfattat beskriva ett protokol...

Det primära målet var att utveckla en minimalinvasiv teknik som kan användas för distribution av stamceller i myokardiet kaniner (en stor storlek prekliniska djurmodeller)17,18, medan du tar fördel av användningen av en relativt billig imaging system lätt tillgänglig i många kliniska och forskningscentra. Här visar vi att, med hjälp av en klinisk ekokardiografi system, och med hjälp av InI, ett allmänt tillgängliga medel, med både i situ s...

Cell och genterapi terapier spännande och ständigt utveckla strategier för regenererande/reparera skadade hjärtmuskeln i HFrEF. Ett fåtal studier har jämfört effektiviteten (t.ex., cell avdragssatsen) av de olika administreringsvägar cell leverans, som konsekvent har uppvisat IMI överlägsenhet över intracoronary eller intravenös rutter1,2 , 3 , 4 , 5. det är således inte förvånande att en stor del av studierna på translationella modeller av stamcellsterapi skadade hjärtmuskeln, levererar injectate via IMI utförs under direkt Visa i en öppen kista förfarande6,7 . Detta tillvägagångssätt har dock flera begränsningar, inklusive invasiva arten av förfarandet, som bär risken för peri-processuella dödlighet (ofta underrapporterade)8. En IMI under direkt Visa eliminerar dessutom inte möjligheten för oavsiktlig injektion i ventrikulära kaviteten. I klinisk praxis skulle kunna en IMI under öppna bröst operation vara en lämplig metod för terapeutisk cell leverans, t.ex., under koronar bypassoperation (CABG); Detta tillvägagångssätt kan dock inte lämpliga för cell leverans i globala kardiomyopati av icke-ischemisk ursprung (t.ex., HFrEF sekundärt till antracyklin-inducerad kardiomyopati (AICM)).
Det finns ingen tvekan om att ischemisk hjärtsjukdom (IHD) är den vanligaste orsaken till HFrEF (~ 66%)9,10; icke-ischemisk kardiomyopati, inklusive AICM, påverkar dock fortfarande en betydande andel av patienter med HFrEF (33%)9 . Ja, senaste framstegen inom klinisk onkologi har resulterat i mer än 10 miljoner överlevande av cancer i USA ensam11, med uppskattningar av ett liknande nummer i Europa, konsekvent med en övergripande trend mot bättre överlevnad för cancerpatienter12 ,13. Således, att utforska fördelarna med romanen terapier såsom stamcellstransplantation för icke-ischemisk kardiomyopati, samt trialing av en effektiv och minimalinvasiv väg av stamceller leverans är av yttersta vikt, med tanke på det ökande antalet patienter påverkas av kardiotoxicitet sekundärt till cytostatika.
Notera innebär hypotesprövning studier med hjälp av stamcellsterapi som syftar till att reparera/regenerera skadade hjärtmuskeln ofta användning av smågnagare (t.ex., möss och råttor). Dessa modeller kräver ofta dyra högfrekvent ultraljud system för utvärdering av myokardiell funktion, oftast utrustade med linjär array givare som har vissa inneboende associerade begränsningar (t.ex., efterklang)14. Andra modeller såsom kaniner, som representerar en stor preklinisk modell, har dock några fördelar för hypotesprövning av stamceller terapier i HFrEF. Således, till skillnad från råttor och möss, kaniner upprätthålla en Ca+ 2 transportsystem och cellulär elektrofysiologi som påminner om människor och andra stora djur (t.ex., hundar och svin)15,16,17 ,18,19. En annan fördel, är deras föredragandens för ekokardiografi imaging använder relativt billig och allmänt tillgängliga kliniska ekokardiografi system utrustade med relativt hög frekvens fas array givare, t.ex., 12 MHz, såsom de som ofta används i neonatal och pediatrisk kardiologi. Dessa system låter utmärkt ekokardiografiska imaging med toppmodern teknik och de utnyttja överlägsenheten av harmonic imaging20. Dessutom omfattande hypotesprövning av hjärtats regenerativa behandlingar (t.ex., stamcellsterapi) potential, sin säkerhet, effekt, cardiomyogenic potential, samt utvärdering av ödet för injectate en gång levereras till den hjärtmuskeln, är obligatoriskt innan de kan anses för humant bruk, och de kräver användning av stora prekliniska djurmodeller, såsom kanin17,19. Här, beskriver vi en minimalinvasiv teknik för cell leverans via perkutan kontrast-ekokardiografi guidade IMI med hjälp av en klinisk ekokardiografi system, vars syfte är att transplantation-baserade stamcellsterapi för icke-ischemisk kardiomyopati20 . Vi beskriver också fördelarna med tusch (InI, även känd som Kina bläck) som ett ultraljud kontrast agent och i situ tracer av injectate i kanin hjärtat.

<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

Cell och genterapi är spännande och lovande strategier i syfte att hjärtats förnyelse i inställningen av hjärtsvikt med nedsatt ejektionsfraktion (HFrEF). Innan de kan använda, och genomföras i människor, krävs omfattande prekliniska studier i stora djurmodeller att utvärdera säkerhet, effekt och ödet av injectate (t.ex., stamceller) en gång levereras i myokardiet. Små gnagare modeller erbjuder fördelar (t.ex., kostnadseffektivitet, föredragandens för genetisk manipulation); men översätta med tanke på inneboende begränsningar av dessa modeller, resultaten i dessa sällan till kliniken. Omvänt, stora djurmodeller såsom kaniner, har fördelar (t.ex., liknande hjärtats elektrofysiologi jämfört med människor och andra stora djur), samtidigt som de behåller en bra kostnadseffektivt balans. Här visar vi hur du utför en perkutan kontrast ekokardiografi-guidad intramyocardial injektion (IMI) teknik, som är minimalt invasiv, säker, tolererades väl och mycket effektiv i riktade leveransen av injectates, inklusive celler, till flera platser inom myokardiet av en kanin-modell. För genomförandet av denna teknik, har vi också tagit fördel av ett allmänt tillgängliga kliniska ekokardiografi system. Efter att sätta i praktiken i protokollet som beskrivs här, en forskare med grundläggande ultraljud kunskap blir behöriga i utförandet av denna mångsidiga och minimalinvasiv teknik för rutinmässig användning i experiment, som syftar till att hypotesprövning av den funktionerna i hjärtats regenerativa therapeutics i kanin modellen. När kompetens uppnås, kan hela förfarandet utföras inom 25 min efter bedöva kaninen.

Perkutan kontrast ekokardiografi-guidad IMI med InI:
Protokollet beskrivs ovan, och när optimal positionering av spetsen på nålen bekräftades genom ekokardiografi och injektionen initierade, transmural hyperechogenicity observerades under leverans av InI (10% v/v i PBS) (figur 2E) , samt som strax efter IMI till målregionen (figur 2F). När IMI fö...

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 ekokardiografi-guidad Intramyocardial injektion och Cell leverans i en stor preklinisk modell

Nya terapeutiska strategier i hjärt regenerativ medicin kräver omfattande och detaljerade studier i stora prekliniska djurmodeller innan de kan anses för användning på människa. Här visar vi en perkutan kontrast ekokardiografi-guidad intramyocardial injektionsteknik i kaniner, vilket är värdefullt för hypotesprövning effekten av sådana nya terapier.

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

Koronar Ligation och Intramyocardial Injektion i en murin modell för 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 ...

Gene Transfer for Ischemic Heart Failure in a Preclinical Model

Genöverföring för ischemisk hjärtsvikt I en preklinisk 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

Intramyocardial Cell Leverans: Observationer i Murina Hearts

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

Ultrasound-guidad transtorakal Intramyocardial Injection hos möss

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

A Preclinical Murine Model of Hepatic Metastases

En Prekliniska mus modell av 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

Ett kirurgiskt ingrepp för resektion musen Rib: En modell för storskaliga Lång Bone 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

Sammandragningar av mänskliga-iPSC-härledda hjärtmuskelcellen Syncytia mätt med ett Ca-känsliga fluorescerande färgämne i temperaturreglerade 384 brunnar

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

Prekliniska modell av hind lem ischemia i diabetiska 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 Modell av födans Angiogenes

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

Fördröjd Intramyokardiell leverans av stamceller efter Ischemia Reperfusion Skada i en 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, ...