Diagnostyka i monitorowanie postępów leczenia zmian pozawałowych serca w fazie przedklinicznej z wykorzystaniem izotopów 18F i 99mTc

Niniejsza praca doktorska miała na celu przeprowadzenie interdyscyplinarnych badań eksperymentalnych w obszarze oceny zmian pozawałowych w mięśniu sercowym oraz monitorowania retencji preparatów komórkowych w obszarach zawałowych serca. Badania te zostały przeprowadzone w fazie przedklinicznej, przy wykorzystaniu technik obrazowania PET i SPECT. Praca skoncentrowana jest na doskonaleniu procedur analizy danych w obrazowaniu zmian pozawałowych in vivo u gryzoni, poprzez opracowanie nowatorskiego algorytmu analizy danych obrazowych. W części literaturowej omówiono różne techniki molekularnego obrazowania w badaniach przedklinicznych, ze szczególnym uwzględnieniem technik jądrowych oraz radiofarmaceutyków w obrazowaniu chorób sercowo-naczyniowych, związanych z zawałem serca. Opisano także terapię regeneracyjną oraz modele zwierzęce służące do modelowania chorób serca. Omówiono również stosowane metody analityczne w obrazowaniu PET i SPECT. W części doświadczalnej opisano plany eksperymentalne, modele laboratoryjne oraz materiały wykorzystane w badaniach. Szczegółowo przedstawiono aparaturę i metodykę przeprowadzonych pomiarów, w tym izolację i hodowlę materiału biologicznego, charakterystykę komórek, modyfikację genetyczną komórek macierzystych oraz wywołanie zawału mięśnia sercowego. Opisano również techniki obrazowania molekularnego PET, SPECT i CT oraz analizę danych uzyskanych z tych badań. W wynikach przedstawiono charakterystykę komórek, ocenę żywotności mięśnia sercowego za pomocą ECHO, krótkookresową i długookresową ocenę retencji komórek, ocenę funkcjonalności metabolicznej i perfuzyjnej, badanie retencji komórek za pomocą obrazowania bioluminescencyjnego, ocenę parametrów hemodynamicznych oraz profil ekspresji genów w sercu po zawale mięśnia sercowego. Dokonano również korelacji wyników badań PET, SPECT, CT i MRI z poziomami markerów ekspresji molekularnej w modelu zawału serca. Rozprawę zwieńczono dyskusją nad wynikami, w której dokonano analizy i interpretacji uzyskanych danych. Wnioski zawierają istotne osiągnięcia i perspektywy rozwoju badanego obszaru, stanowiąc znaczący wkład w rozwój nauki oraz otwierając nowe perspektywy w diagnozowaniu i leczeniu zaburzeń układu sercowo-naczyniowego, przy wykorzystaniu modeli zwierzęcych.

This doctoral dissertation aimed to conduct interdisciplinary experimental research in the field of assessing post-infarction changes in cardiac muscle and monitoring the retention of cellular preparations in myocardial infarction areas. These investigations were carried out in the preclinical phase, utilizing PET and SPECT imaging techniques. The primary focus of this work lay in refining the procedures for data analysis in in vivo post-infarction imaging of rodents, achieved through the development of a novel algorithm for image data analysis. In the literature review section, various molecular imaging techniques employed in preclinical research were discussed, with particular emphasis on nuclear techniques and radio-pharmaceuticals in imaging cardiovascular diseases associated with myocardial infarction. The study also delved into regenerative therapy and animal models used for simulating heart diseases, along with a detailed account of the analytical methods applied in PET and SPECT imaging. The experimental section elucidated the experimental plans, laboratory models, and materials used in the research. A meticulous description of the apparatus and measurement methodology was provided, covering the isolation and cultivation of biological material, cell characterization, genetic modification of stem cells, and induction of myocardial infarction. Additionally, it described the molecular imaging techniques of PET, SPECT, and CT, and the analysis of data obtained from these examinations. The results section encompassed the characterization of cells, assessment of cardiac muscle viability using ECHO, short and long-term evaluations of cell retention, appraisal of metabolic and perfusion functionality, bioluminescence-based cell retention studies, assessment of hemodynamic parameters, and gene expression profiling in the infarcted heart. Furthermore, it incorporated a correlation analysis between the PET, SPECT, CT, and MRI results and the levels of molecular expression markers in the myocardial infarction model. The dissertation culminated in a discussion of the results, offering a thorough analysis and interpretation of the obtained data. The conclusions drawn highlighted significant achievements and prospects in the examined field, making a substantial contribution to the advancement of science and opening new avenues in the diagnosis and treatment of cardiovascular disorders, utilizing animal models.