אקו העוברי Murine
15 בפברואר 2013
מוות עובר ולידה הוא תכונה נפוצה כאשר לומדים שינויים גנטיים המשפיעים על התפתחות לב. הדמית אולטרסאונד בתדר גבוה השתפרה רזולוצית 2-D ויכולה לספק מידע מצוין על התפתחות מוקדמת ולב היא שיטה אידיאלית כדי לזהות את ההשפעה על מבנה ותפקוד לב לפני המוות.
המטרה הכללית של הניסוי הבא היא לחקור את מבנה ותפקוד הלב ברחם באמצעות אולטרסאונד בתדר גבוה. דבר זה מושג באמצעות הרדמה והכנה נאותה של הנקבה. כשלב שני, זהו את העוברים בקרני הרחם.
בשלב הבא, השג נתונים במצב B, מצב M ונתוני pulse stoper. על מנת לזהות ולכמת חריגות מבניות או תפקודיות, מתקבלים תוצאות המראות את מבנה ותפקוד הלב in vivo של עוברי עכברים עם שינויים גנטיים. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות כגון היסטופתולוגיה הוא שהד לב של עוברי עכברים מספק תובנה בזמן אמת לגבי תפקוד הלב ועשוי לזהות פגמים מבניים בלב in vivo.
הכינו את העכבר לדימות על ידי הרדמתו תחילה ב-2% עד 3% isof fluorine בתא השראה. הניחו את העכבר המורדם במצב גב (supine) על פד חימום עם אלקטרודות ECG מובנות לשמירה על טמפרטורת הגוף, ואבטחו את הכפות עם סרט הדבקה. הוציאו את העכבר מהתא והשתמשו במכונת גילוח כדי להסיר את הפרווה מאזור מרכז החזה ועד הגפיים התחתונות.
השתמשו בקרם להסרת שיער כדי להסיר את שיער הגוף שנותר. לאחר מכן, הניחו את האף בתוך קונוס אף המחובר למערכת ההרדמה כדי לשמור על רמת טשטוש יציבה לאורך הפרוצדורה. כווננו את רמת ההרדמה כדי לשמור על קצב לב יעד של 450 פלוס או מינוס 50 פעימות לדקה.
לאחר מכן, מרחו ג'ל אלקטרודות על ארבע הכפות והדביקו אותן לאלקטרודות ה-ECG. לאחר מכן, שמנו והחדירו בעדינות גשש רקטלי לעכבר כדי לנטר את טמפרטורת הגוף באמצעות פד החממה. שמרו על טמפרטורת הגוף בטווח של 37 °C, פלוס או מינוס 0.5 °C.
הרדמה מבוקרת וטמפרטורת גוף קבועה חיוניות ליציבות ההמודינמית של האם והעוברים כאחד. התחילו את ההדמיה תוך שימוש בשלפוחית השתן של האם כנקודת ייחוס תחילה, כווננו את מניפולטורי ה-Z, ולאחר מכן כווננו את מניפולטורי ה-XY. עוברים בקרן הרחם השמאלית מסומנים כ-L אחת, שתיים ושלוש.
בעוד שאלו שנמצאים בקרן הרחם הימנית מסומנים ב-R one, two ו-three. סימון מיקום העוברים הוא שימושי בעת שליפתם. לאחר ההדמיה, סרקו את העוברים הממוקמים עמוק בתוך הבטן כדי לתעד את נוכחותם, אך הסירו אותם מניתוח הנתונים בשל רזולוציה נמוכה.
שנו את מישורי הסריקה על ידי שינוי כיוון העכבר ביחס למישור הסריקה. השגיחו תמונות בשני מישורים ניצבים עבור כל עובר. נסו להשיג מבטים המקורבים למישורי החיתוך הרוחבי, הפרונטלי והסגיטלי, אם כי לעיתים המבטים מוגבלים למישורי חיתוך אלכסוניים בשל מיקום הרחם בבטן.
השתמשו בדימויי B mode כדי לזהות מבני לב בסיסיים כגון העליות, המחיצה הבין-חדרית, חללי החדרים ונתיבי הזרימה של החדר השמאלי והימני. לאחר מכן, השגיחו דימויי M mode ממבט הציר הקצר והשתמשו בהם למדידת עובי דופן החדר וממדי החלל. לבסוף, הדמיפו את החדר השמאלי והימני.
דם העובר האקו-גני יוצר זרמי זרימה נראים, המקלים על מיקום מדויק של נפח דגימת הדופלר בפתח המטראלי. קבע את מהירות הזרימה הנכנסת לחדר השמאלי מהמסתמים המטראליים בתצפיות ציר אורך של ה-LV בארבעה חללים מהשיא (apical four chamber). מדוד את זמן הפליטה הסיסטולי באמצעות מדידות זרימה מהאביון.
חשבו את קצב הלב על סמך המדידות ממחזור זרימה אחד למחזור הזרימה הבא. השתמשו בתמונות B-mode לסריקה כדי לזהות מומים מולדים מבניים נפוצים כגון פגמים במחיצה בין החדרים. זהו זרימה דרך המחיצה בין החדרים באמצעות נפח דגימת Doppler בתוך החדרים.
להלן מוצגות הערכות מייצגות של תפקודי החדר הימני. כאן מוצגות תמונות מייצגות של אקו-קרדיוגרפיה בדו-ממד (2D) במבט ציר ארוך של הלב ביום עוברי 14.5, וכאן מבט של ארבעת חללי הלב. מוצג מעקב ב-M mode עם קווים המציינים בבירור את הקוטר הפנימי של החדר השמאלי והימני בדיאסטולה, המסומנת באות d קטנה, ובסיסטולה, המסומנת באות s קטנה. המחיצה הבין-חדרית (IVS) נראית גם היא כאן.
מוצגות תמונות מייצגות של אקו-קרדיוגרפיה דו-ממדית של לב ביום עוברי 14.5 במבט ארבעה חללים מהקודקוד (apical four chamber view). העלייה השמאלית וחלל הבטן השמאלית מסומנים בקו כחול. מוצג כאן מיקום מייצג של נפח דגימה של דופלר גל דופק (pulse wave Doppler) להקלטת זרימה למסתם המיטרלי; מוצגות כאן תבניות דופלר של זרימה למסתם המיטרלי, שמהן ניתן למדוד את המהירות הדיאסטולית המוקדמת המסומנת כ-E ואת מהירות התכווצות העלייה המסומנת כ-a.
מוצג כאן גל דופלר אאורטלי מייצג. ניתן להשתמש בסילון הדופלר האאורטלי למדידת זמן הפליטה. ניתן גם לחשב את קצב הלב ממדידת מחזור זרימה אחד למשנהו.
כאן אנו רואים זיהוי מייצג של פגם במחיצה בין הפרונטריקולרים (ventricular septal defect) או מצב VSDB, כאשר מוצגים כאן תמונות של לב בעובר ביום 14.5 במבט ארבעה חללים מהקודקוד (apical four chamber view). חללי הפרונטריקול הימני והשמאלי מסומנים כאן בכחול ובאדום בהתאמה. שימו לב לנוכחות של המחיצה הבין-פרונטריקולרית; המוצג כאן הוא חתך רוחבי של לב זה, שצבעו בהמטוקסילין ואאוזין.
זהו דימוי במצב B של לב בעובר ביום 14.5 עם VSD עליון, כפי שסומן על ידי החץ הלבן. כאן אנו רואים את חללי החדר הימני והשמאלי המתוחמים בכחול ובאדום בהתאמה. מוצג כאן למעשה חתך רוחב של לב זה, שנצבע ב-hematin ו-eoin.
כאן מוצגת תמונת B mode של לב בעובר ביום 14.5, עם פגם במחיצה בין החדרים (ventricular septal defect) המסומן על ידי החץ, ומיקום חופף של נפח דגימת דופלר של גל דופס (pulse wave Doppler) להקלטת הזרימה לרוחב המחיצה הבין-חדרית. כאן מוצגת עקומת הדופלר המייצגת מהאיור הקודם, המדגימה זרימה מהחדר השמאלי לימני לאחר התפתחותו. טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום התפתחות הלב לבחון את תפקוד הלב לפני שלב הלידה.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה בוחן את מבנה ותפקוד הלב ברחם באמצעות אולטרסאונד בתדר גבוה. הטכניקה מאפשרת קבלת תובנות בזמן אמת על תפקוד הלב וזיהוי מומים מבניים בלב של עוברי עכברים עם שינויים גנטיים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- התפתחות לבבית
- אולטרסונוגרפיה
- שינויים גנטיים
רקע
- מוות עוברי ופרינטטלי קשור לעיתים קרובות לשינויים גנטיים המשפיעים על התפתחות הלב.
- דימות באולטרסאונד בתדר גבוה משפר את הרזולוציה הדו-ממדית לצורך הערכה מוקדמת של התפתחות הלב.
- שיטה זו אידיאלית לזיהוי השפעות על מבנה הלב ותפקודיו לפני המוות.
- אקו-לב עוברי מציע יתרונות על פני שיטות מסורתיות כגון היסטופתולוגיה.
מטרת המחקר
- לבחון את מבנה הלב ותפקודו ברחם.
- להשתמש באולטרסאונד בתדר גבוה להערכה לבבית בזמן אמת.
- לזהות ולכמת הפרעות מבניות או תפקודיות בעוברים של עכברים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- סדציה והכנה נאותה של נקבת האם.
- זיהוי העוברים בתוך קרני הרחם.
- השגת נתונים במצבי B mode, M mode ו-pulse Doppler.
- ניתוח של מבנה ותפקוד הלב in vivo.
תוצאות עיקריות
- הושגו תובנות בזמן אמת לגבי תפקוד הלב.
- מומי פסיכולוגיים מבניים בלב זוהו in vivo.
- התוצאות הוכיחו את יעילותה של אולטרסונוגרפיה בתדר גבוה.
- אקו-לב עוברי הוכח כעדיף על שיטות קיימות.
מסקנות
- אולטרסונוגרפיה בתדר גבוה היא כלי בעל ערך לחקר ההתפתחות הלבבית.
- הטכניקה מאפשרת גילוי מוקדם של הפרעות בלב.
- היא מספקת שיטה לא פולשנית להערכת בריאות הלב של העובר.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
בדיקת אקו-לב עוברית בתדר גבוה במודלים של עכברים מאפשרת הערכה לא פולשנית ובזמן אמת של מבנה ותפקוד הלב במהלך ההתפתחות העוברית. יכולת זו היא קריטית עבור צוותי גילוי מוקדם החוקרים השפעות גנטיות או פרמקולוגיות על התפתחות מערכת לב-דם, ובכך היא תומכת בביטחון ניבוי ובצמצום סיכונים מכניסטיים בנקודות השבח מרכזיות. השיטה משפרת את קבלת ההחלטות בניהול תיקי פיתוח על ידי אספקת נתונים כמותיים ואורכיים על פנוטיפים רלוונטיים למחלה לפני תמותה פרינאטלית.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשרת בחינה של היפותזות גנטיות המשפיעות על מורפוגנזה ותפקוד של הלב in vivo.
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי זיהוי הפרעות מבניות ותפקודיות בלב לפני הגעתם לשלב הקטלני.
- מאפשר תיקוף פונקציונלי של מטרה באמצעות מדידה ישירה של נקודות סוף התפתחותיות של הלב.
- מספק רמת ביטחון ניבוי לצורך תיעדוף (triaging) של מודלים גנטיים בצינורות מחקר קרדיווסקולריים.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מגדיר נקודות קצה של דימות כמותיות ומתוּקפות לסריקה פנוטיפית המשכית של התערבויות גנטיות או פרמקולוגיות.
- מנstandardizes את המדידה של עובי דופן החדרים, ממדי החללים ומהירויות הזרימה לקבלת תוצאות בדיקה ניתנות לשחזור.
- מאפשר סריקה לא פולשנית וניתנת להרחבה של עובריים מרובים בתוך אם אחת, ובכך מגביר את התפוקה ואת מהימנות הנתונים.
- תומך בהערכה מהימנה של תרכובות מועמדות או שינויים גנטיים המשפיעים על התפתחות הלב.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאים פנוטיפים לבביים של עכברים למודלים של מחלות לב מולדות בבני אדם לצורך פיתוח של סממנים ביולוגיים תרגומיים.
- מספק רצף משלב הגילוי המוקדם ועד לאישור פרה-קלניי על ידי אפשור ניטור לאורכי בתוך הרחם.
- מפחית את הסיכון לנשירה בשלבים מאוחרים באמצעות זיהוי ליקויים תפקודיים לפני הלידה.
- תומך בהסרת סיכונים מנגנונית במערכות רלוונטיות למחלה לצורך גילוי תרופות למערכת קרדיווסקולרית.
שילוב תהליכי עבודה ופייפליין
בדיקת אקו-לב עוברית בעכברים משתלבת ברצף שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני, בכך שהיא מאפשרת הערכה כמותית ומוקדמת של פנוטיפים לבביים במודלים מהונדסים גנטית.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת היפותזות ובבירור מסלולים עבור גנים או תרכובות המשפיעים על התפתחות הלב.
- סריקה: מספק נקודות קצה של דימות כמותיות וניתנות לשחזור, המתאימות לסריקה פנוטיפית בעלת תוכן גבוה.
- אנליטיקה: מספק מדידות בזמן אמת של קצב הלב, עובי הדופן ומהירויות זרימה לצורך השוואה סטטיסטית חסונה.
- מחקר תרגומי: מקשר בין ממצאים בעכברים למחלות אנושיות באמצעות מידול של פגומים לבביים מולדים ותוצאות תפקודיות.
- שימוש חוזר ארגוני: מקים פלטפורמת דימות הניתנת לשימוש חוזר עבור תוכניות מחקר קרדיו-וסקולריות מגוונות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף של מטרות קרדיווסקולריות.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה והרחבה של פנוטיפינג לבבי לא פולשני במספר רב של עוברים ומודלים.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מוקדמת יותר לגבי המשך או הפסקת הפיתוח (go/no-go) וקידום פורטפוליו יעיל מבחינת הון.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכון של מודלים גנטיים והתערבויות מועמדות.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בדימוי אולטרסאונד בתדר גבוה ובניהול הרדמה של עכברים.
- נדרשת גישה לפלטפורמות דימוי ייעודיות עם יכולות B mode, M mode ודופלר.
- נדרש סטנדרטיזציה של מישורי דימוי ופרוטוקולי מדידה בין צוותים שונים לצורך שחזור.
- ייתכן שיידרש התאמה לשלבים עובריים שונים או לרקעים גנטיים שונים כדי להבטיח את איכות הנתונים.
- מגבלות רזולוציה עשויות להוביל לה exclusion של עוברים השוכנים בעומק מהניתוח הכמותי.
