Validierung der Verwendung von Einweg-Bronchoskopen für die bronchoalveoläre Lavage in der Forschung (BALval)

Forschungsbronchoskopien werden traditionell mit herkömmlichen flexiblen faseroptischen Bronchoskopen durchgeführt. Die Technik zur Gewinnung von bronchoalveolärer Lavageflüssigkeit (BAL) von gesunden Freiwilligen für Forschungszwecke wurde von unserer Gruppe seit 1999 entwickelt und an > 1.000 Probanden im Vereinigten Königreich und in Malawi, darunter auch gesunden Freiwilligen, durchgeführt.

Die faseroptische Bronchoskopie mit BAL mittels manueller Handabsaugung ermöglicht die Entfernung nicht anhaftender Zellen und Lungenflüssigkeit von der Schleimhautoberfläche. In Forschungsumgebungen ermöglicht BAL die Probenahme angeborener (Lungenmakrophagen), zellulärer (B- und T-Zellen) und humoraler (Immunglobulin) Reaktionen innerhalb der Lunge. Weitere Anwendungen umfassen die Bestimmung von Protein- und Arzneimittelspiegeln, wobei letztere ein Schlüsselparameter in der frühen Phase der „Lungengewebe-aktiven“ Arzneimittelentwicklung sind.

Bei der BAL-Technik wird die instillierte Flüssigkeit sanft mit der Hand abgesaugt; Dadurch soll das zurückgegebene BAL-Volumen maximiert und eine minimale Scherkraft auf das Flimmerepithel ausgeübt werden, um die Struktur und Funktion der Zellen in der BAL-Flüssigkeit zu bewahren. Diese Technik soll auch die Lebensfähigkeit bewahren, um das Wachstum von Zellen in Ex-vivo-Kulturen zu erleichtern. Die Forschungstechnik verwendet daher ein größeres Volumen an erwärmtem Instillat mit normaler Kochsalzlösung (typischerweise in der Größenordnung von 200 ml) und setzt manuelles Absaugen ein, um Zellschäden zu reduzieren.

Im Royal Liverpool Hospital (RLBUHT) wurden ≥120 BALs bei gesunden Freiwilligen durchgeführt. Die verfügbaren Daten deuten darauf hin, dass aus 200 ml Instillat die folgenden Volumenausbeuten erzielt werden: Mittelwert 100–120 ml, Mittelwert 120–125 ml, wobei ~ 19 % der BALs eine Ausbeute von <100 ml ergeben. Die bevorzugte BAL-Volumenausbeute beträgt >100 ml, eine Ausbeute von >150 ml gilt als ausgezeichnet; Ausbeuten >170 ml wurden nicht erfasst. Es besteht kein linearer Zusammenhang zwischen Zellausbeute und Volumenausbeute. Ausbeuten von <100 ml führen unserer Erfahrung nach eher zu Nebenwirkungen wie Husten, Brustschmerzen und Fieber. Bei Probanden mit einer Ausbeute von <100 ml wird empfohlen, sie in der linken Seitenlage zu lagern, um die posturale Drainage des verbleibenden Instillats zu unterstützen. Es wurden keine schwerwiegenden unerwünschten Ereignisse (SAEs) gemeldet. und insbesondere gab es nach dem Eingriff keine Krankenhausaufenthalte oder Antibiotika, die bei Verdacht auf eine Lungenentzündung erforderlich waren.

Flexible Einweg-Intubationsbronchoskope werden überall im National Health Service (NHS) des Vereinigten Königreichs (UK) verwendet. Sie werden vor allem auf der Intensivstation und in der Anästhesie (im OP-Bereich) sowohl für die Notfallintubation als auch für die elektive Atemwegintubation eingesetzt. Das flexible faseroptische Bronchoskop mit sterilem Einweg-Endoskopsystem mit Einweghülle kann möglicherweise kostengünstiger sein und das Risiko einer Kreuzinfektion während des Sterilisationsverfahrens verringern, auch wenn es vernachlässigbar ist. Durch den Wegfall der Notwendigkeit einer intensiven Desinfektion zwischen den Eingriffen werden die Wartungskosten (Ausrüstung und Personal) sowie Ausfallzeiten des Oszilloskops reduziert und die Flexibilität geboten, die für die Forschung an gesunden Freiwilligen besser geeignet ist.

Der Inhalt dieses Studienvorschlags wurde von zwei leitenden Forschungsmitarbeitern mit Sitz in Malawi und im Vereinigten Königreich begutachtet, die die wissenschaftlichen Prüfkriterien als solide erachteten.

Derzeit werden viele Projekte zur Entdeckung und Entwicklung neuer Arzneimittel und Therapeutika durch das Fehlen robuster prädiktiver präklinischer Modelle beeinträchtigt. Beispielsweise wurden vielversprechende Medikamente und Medikamentenkombinationen gegen Tuberkulose (TB) auf der Grundlage aktueller In-vitro- und In-vivo-Modelle klinisch getestet, nur um festzustellen, dass ihnen die klinische Wirksamkeit fehlt; und umgekehrt wirksame Anti-TB-Medikamente wie Linezolid hatten in Tests mit In-vitro- und In-vivo-Modellen eine schlechte oder mäßige Wirksamkeit. Um diese Probleme zu mildern, haben wir daher dynamische pharmakodynamische In-vitro-Modelle entwickelt, die auf High-Content-Bildgebung basieren und in der Lage sind, das intrazelluläre Tuberkulosewachstum und die Abtötungsraten von Makrophagen zu messen. Die pharmakodynamische (PD) und pharmakokinetische (PK) Modellierung dieser Modelle ähnelt eher den klinischen Messungen für bekannte Erstlinien-Anti-TB; Daher möchten wir diese Plattform nun zu einem physiologischeren Modell weiterentwickeln, indem wir von menschlichen Probanden gewonnene Alveolarmakrophagen (AMs) verwenden.

Der Zweck der Verwendung menschlicher AMs besteht darin, die Arzneimittelwirkungen bekannter und neuer Anti-TB-Verbindungen in menschlichen AMs mit anderen In-vitro-Modellen zu vergleichen. Diese Arbeit wird es uns ermöglichen, bessere, klinisch relevantere Parameter zu erhalten, um das Ergebnis der Arzneimitteldynamik vorherzusagen. Mithilfe der AMs können wir beurteilen, wie zuverlässig unsere aktuellen Modellsysteme sind, und Überlegungen zur Arzneimittelwirkung in klinisch relevanten Gewebeproben bewerten. Diese Zellen können dann ex vivo für gewünschte klinische Szenarien manipuliert werden, z. duale Tuberkulose- und HIV-Infektionen zur Überwachung der Tuberkulose-Reaktionen im Laufe der Zeit auf eine Reihe neuartiger Medikamente und neuartiger Medikamentenkombinationen. Die Ergebnisse dieser Studien werden direkt als Grundlage für neue klinische Studien zu Arzneimitteltherapien verwendet.