TGF-β3 as a mitigating factor after large, acute doses of ionizing radiation
Formål: I dette forsøket skal vi teste ut en medisin for å minimere skadene etter store, akutte doser av ioniserende stråling. Uten behandling vil denne typen stråling resultere i akutt strålingssyndrom med høy dødelighet. I dag finnes det ingen medisiner som beskytter direkte mot akutt strålingssyndrom, men man kan gi støttende behandling i form av antibiotika, overføring av blodprodukter eller stamcelletransplantasjoner.
Medisinen vi vil teste er en vekstfaktor (TGF-B3) som skilles ut naturlig hvis celler eller dyr utsettes for en lav dose ioniserende stråling med lav dosehastighet, kalt priming. Priming i seg selv er ikke skadelig, og vi har sett i tidligere forsøk at priming beskytter celler og dyr mot senere store, akutte doser med stråling. Vi vil derfor teste om det går an å gi TGF-B3 direkte som medisin, for å slippe priming.
Skadevirkninger: Dyrene i dette forsøket må utsettes for en stor dose stråling. To grupper vil få medisinen enten før eller etter bestrålingen, og en gruppe vil være kontrolldyr og ikke få medisin. Kontrolldyrene er nødvendig for å forsikre oss om at resultatene vi får er ekte, og at medisinen faktisk gjør en forskjell.
Vi forventer at de fleste av dyrene som får medisinen vil overleve og kun oppleve kortvarig lett til moderat smerte eller ubehag. Vi forventer at de som ikke får medisin vil utvikle akutt strålingssyndrom. Da kan de oppleve en eller flere av følgende symptomer: nedsatt matlyst, diaré, vekttap, utslett, blemmer, sår, pustevansker, infeksjoner, lammelse og smerte.
Forventet nytteverdi: Hvis vårt forsøk lykkes, vil det kunne være med på å utvikle en medisin som beskytter direkte mot akutt strålingssyndrom. Medisinen vil kunne brukes etter alvorlige hendelser som atomangrep eller atomulykker. Medisinen er allerede testet ut for en annen hensikt, så vi vet at den er trygg å gi til mennesker.
Antall dyr og art: Vi søker om å bruke 30 mus i denne studien.
Hvordan etterleve 3R: Vi har allerede sett at medisinen virker på cellekulturer, men for å kunne vite om den kan fungere til vårt formål, må vi utføre dyreforsøk. Virkningene av stråling på kroppen er komplekse, og spesielt immunsystemet spiller en viktig rolle. I dag finnes det ikke noe kunstig system som kan imitere immunsystemet til pattedyr godt nok for vårt formål.
Denne studien er en pilotstudie, og har som mål å kartlegge behandlingsregimet, for å kunne bruke færre dyr i det lange løp. Antall dyr er beregnet ut fra hvor mange vi trenger for å oppnå et vitenskapelig holdbart resultat, basert på tidligere resultater fra lignende studier.
For å unngå at musene i forsøket opplever unødvendig smerte, frykt eller ubehag, kommer vi til å følge nøye med på alle dyrene etter bestrålingen. Når en mus viser tegn på at den har utviklet akutt strålingssyndrom og ikke vil overleve, kommer vi til å avlive den på en mest mulig smertefri måte.
Medisinen vi vil teste er en vekstfaktor (TGF-B3) som skilles ut naturlig hvis celler eller dyr utsettes for en lav dose ioniserende stråling med lav dosehastighet, kalt priming. Priming i seg selv er ikke skadelig, og vi har sett i tidligere forsøk at priming beskytter celler og dyr mot senere store, akutte doser med stråling. Vi vil derfor teste om det går an å gi TGF-B3 direkte som medisin, for å slippe priming.
Skadevirkninger: Dyrene i dette forsøket må utsettes for en stor dose stråling. To grupper vil få medisinen enten før eller etter bestrålingen, og en gruppe vil være kontrolldyr og ikke få medisin. Kontrolldyrene er nødvendig for å forsikre oss om at resultatene vi får er ekte, og at medisinen faktisk gjør en forskjell.
Vi forventer at de fleste av dyrene som får medisinen vil overleve og kun oppleve kortvarig lett til moderat smerte eller ubehag. Vi forventer at de som ikke får medisin vil utvikle akutt strålingssyndrom. Da kan de oppleve en eller flere av følgende symptomer: nedsatt matlyst, diaré, vekttap, utslett, blemmer, sår, pustevansker, infeksjoner, lammelse og smerte.
Forventet nytteverdi: Hvis vårt forsøk lykkes, vil det kunne være med på å utvikle en medisin som beskytter direkte mot akutt strålingssyndrom. Medisinen vil kunne brukes etter alvorlige hendelser som atomangrep eller atomulykker. Medisinen er allerede testet ut for en annen hensikt, så vi vet at den er trygg å gi til mennesker.
Antall dyr og art: Vi søker om å bruke 30 mus i denne studien.
Hvordan etterleve 3R: Vi har allerede sett at medisinen virker på cellekulturer, men for å kunne vite om den kan fungere til vårt formål, må vi utføre dyreforsøk. Virkningene av stråling på kroppen er komplekse, og spesielt immunsystemet spiller en viktig rolle. I dag finnes det ikke noe kunstig system som kan imitere immunsystemet til pattedyr godt nok for vårt formål.
Denne studien er en pilotstudie, og har som mål å kartlegge behandlingsregimet, for å kunne bruke færre dyr i det lange løp. Antall dyr er beregnet ut fra hvor mange vi trenger for å oppnå et vitenskapelig holdbart resultat, basert på tidligere resultater fra lignende studier.
For å unngå at musene i forsøket opplever unødvendig smerte, frykt eller ubehag, kommer vi til å følge nøye med på alle dyrene etter bestrålingen. Når en mus viser tegn på at den har utviklet akutt strålingssyndrom og ikke vil overleve, kommer vi til å avlive den på en mest mulig smertefri måte.
Etterevaluering
Betydelig belastende, jf forsøksdyrforskriften vedlegg B, del III, 3, d).
Begrunnelse for etterevalueringen
Forsøkets formål har vært å undersøke om i.v.-injeksjoner av TGF-ß3 før eller etter store, akutte stråledoser har effekt på utviklingen av akutt strålingssyndrom (ARS). I tillegg ble det undersøkt om skjerming av femur ville øke effekten av TGF-ß3-injeksjonen.
På grunn av for stor helkroppsdose ble det ikke observert noen effekt på ARS.
På tross av indikasjoner i tilgjengelig litteratur ser det ut som at 8,5 Gy er en for høy LD90/30 dose for 10-12 uker gamle C57BL/6-mus, ettersom det ble observert 100% dødelighet innen 10 dager. Hvis forsøket skal gjentas bør derfor helkroppsdosen reduseres.
Ved skjermet femur (benmarg) ble det ble funnet overraskende effekter relatert til stråleskader i tarm, og forsøket kan belyse en eventuell sammenheng mellom immuneffekter og tarm-subsyndrom av ARS. Det kan også belyse en mulig effekt av naturlig tarmflora på stråleskader i tarm.
Det ble brukt 30 mus i forsøket, som var et pilotforsøk, og antallet var hensiktsmessig for statistisk analyse.
Smertescoringsskjemaet fungerte bra, med konsistente resultater mellom forskjellige teknikere, men det ble ikke observert korrelasjon mellom kroppstemperatur målt med IR-termometer og smerte eller vektnedgang. Dette kriteriet kan derfor utelates ved senere forsøk.
Smerteregistrering og veiing bør økes til tre ganger daglig i en kritisk periode, som i dette forsøket var fra dag 6-10.
>20% vektnedgang fra startvekt bør inkluderes som endepunkt. Flere dyr i forsøket hadde en vektnedgang på >15% som de senere kom seg fra, og dette endepunktet ville derfor ha vært for lavt.
Dyrene som ble funnet døde hadde en smertescore på 5 og 6 ved siste registrering, mens kriteriet for avliving var smertescore 7. Hvis score 6 hadde vært avlivingskriterium, hadde 2 dyr i gruppe (D,E,F,) blitt avlivet, selv om disse senere kom seg igjen. Hvis score 5 hadde vært avlivingskriterium, hadde 8 dyr i gruppe (D,E,F) blitt avlivet, selv om disse senere kom seg igjen.
15 av musene opplevde betydelig belastning og 15 opplevde moderat belastning.
Det bør vurderes hva som er et akseptabelt forhold mellom risikoen for å la dyr dø uten tilsyn og risikoen for å avlive dyr unødig.
Per i dag er det ingen åpenbare metoder for erstatning for denne typen forsøk. Dette var et pilotforsøk med hensikt å redusere antall dyr i det lange løp.
Det vil være mulig å forbedre forsøket å flere punkter, blant annet flere og endrede humane endepunkter, hyppigere overvåking i perioder, og lavere stråledose.
På grunn av for stor helkroppsdose ble det ikke observert noen effekt på ARS.
På tross av indikasjoner i tilgjengelig litteratur ser det ut som at 8,5 Gy er en for høy LD90/30 dose for 10-12 uker gamle C57BL/6-mus, ettersom det ble observert 100% dødelighet innen 10 dager. Hvis forsøket skal gjentas bør derfor helkroppsdosen reduseres.
Ved skjermet femur (benmarg) ble det ble funnet overraskende effekter relatert til stråleskader i tarm, og forsøket kan belyse en eventuell sammenheng mellom immuneffekter og tarm-subsyndrom av ARS. Det kan også belyse en mulig effekt av naturlig tarmflora på stråleskader i tarm.
Det ble brukt 30 mus i forsøket, som var et pilotforsøk, og antallet var hensiktsmessig for statistisk analyse.
Smertescoringsskjemaet fungerte bra, med konsistente resultater mellom forskjellige teknikere, men det ble ikke observert korrelasjon mellom kroppstemperatur målt med IR-termometer og smerte eller vektnedgang. Dette kriteriet kan derfor utelates ved senere forsøk.
Smerteregistrering og veiing bør økes til tre ganger daglig i en kritisk periode, som i dette forsøket var fra dag 6-10.
>20% vektnedgang fra startvekt bør inkluderes som endepunkt. Flere dyr i forsøket hadde en vektnedgang på >15% som de senere kom seg fra, og dette endepunktet ville derfor ha vært for lavt.
Dyrene som ble funnet døde hadde en smertescore på 5 og 6 ved siste registrering, mens kriteriet for avliving var smertescore 7. Hvis score 6 hadde vært avlivingskriterium, hadde 2 dyr i gruppe (D,E,F,) blitt avlivet, selv om disse senere kom seg igjen. Hvis score 5 hadde vært avlivingskriterium, hadde 8 dyr i gruppe (D,E,F) blitt avlivet, selv om disse senere kom seg igjen.
15 av musene opplevde betydelig belastning og 15 opplevde moderat belastning.
Det bør vurderes hva som er et akseptabelt forhold mellom risikoen for å la dyr dø uten tilsyn og risikoen for å avlive dyr unødig.
Per i dag er det ingen åpenbare metoder for erstatning for denne typen forsøk. Dette var et pilotforsøk med hensikt å redusere antall dyr i det lange løp.
Det vil være mulig å forbedre forsøket å flere punkter, blant annet flere og endrede humane endepunkter, hyppigere overvåking i perioder, og lavere stråledose.