5 research outputs found
Finishing the euchromatic sequence of the human genome
The sequence of the human genome encodes the genetic instructions for human physiology, as well as rich information about human evolution. In 2001, the International Human Genome Sequencing Consortium reported a draft sequence of the euchromatic portion of the human genome. Since then, the international collaboration has worked to convert this draft into a genome sequence with high accuracy and nearly complete coverage. Here, we report the result of this finishing process. The current genome sequence (Build 35) contains 2.85 billion nucleotides interrupted by only 341 gaps. It covers ∼99% of the euchromatic genome and is accurate to an error rate of ∼1 event per 100,000 bases. Many of the remaining euchromatic gaps are associated with segmental duplications and will require focused work with new methods. The near-complete sequence, the first for a vertebrate, greatly improves the precision of biological analyses of the human genome including studies of gene number, birth and death. Notably, the human enome seems to encode only 20,000-25,000 protein-coding genes. The genome sequence reported here should serve as a firm foundation for biomedical research in the decades ahead
Usage of innovative precipitating liquid embolics for the endovascular occlusion of broadbased intracranial aneurysms
Intrakranielle Aneurysmen werden meist erst bei ihrer Ruptur klinisch
apparent. Dieser medizinische Notfall ist mit einer hohen Morbidität und
Mortalität verbunden. Eine Aneurysmaruptur ist typischerweise mit einer
Subarachnoidalblutung (SAB) als Blutaustritt in die äußeren Liquorräume
zwischen Arachnoidea und Pia mater vergesellschaftet. Primäres Behandlungsziel
eines Patienten mit einer aneurysmatischen SAB ist die zeitnahe Ausschaltung
eines rupturierten Aneurysmas zur Verhinderung einer oftmals letal
verlaufenden Rezidivblutung. Hierfür stehen im Wesentlichen zwei
Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung: der endoluminale Verschluss über das
Gefäßsystem durch Einbringung von Coils in das Aneurysma, sowie die operativ
mikrochirurgische Ausschaltung durch Gefäßclips. Die Überlegenheit der
endovaskulären Methode wurde im Rahmen der ISAT (International Subarachnoid
Aneurysm Trial) Studie aufgezeigt. Hierbei wies das endovaskuläre Coiling eine
niedrigere 30-Tage Mortalität auf, bei etwas erhöhter Rezidivblutungsrate.
Auch das 5 Jahres Mortalitätsrisiko war in der endovaskulär behandelten Gruppe
signifikant niedriger. Wesentliche Limitation der Coilembolisation ist jedoch
die zum Teil recht hohe Rate inkomplett verschlossener Aneurysmen,
insbesondere bei breitbasigen und großen bzw. Riesenaneurysmen. Gerade in
solchen Fällen mag die Anwendung von Flüssigembolisaten vorteilhaft sein, bei
der unabhängig von der Aneurysmakonfiguration theoretisch eine komplette
Embolisatausfüllung des Aneurysmas erreicht werden kann. Onyx® (ev3 Inc.,
Irvine, USA) ist das einzige kommerziell verfügbare präzipitierende
Flüssigembolisat zur Behandlung von Hirnaneurysmen als auch arteriovenösen
Malformationen. Das Polymer ist zusammengesetzt aus zwei Untereinheiten, dem
hydrophoben Ethylen und dem hydrophilen Vinylalkohol (Ethyl-Vinyl-Alkohol-
Kopolymer, EVAL). Dieses ist in dem organischen Lösungsmittel Dimethylsulfoxid
(DMSO) gelöst. Zudem ist die Mixtur mit Tantal zur Röntgensichtbarkeit
versetzt. Bei Kontakt mit Blut diffundiert DMSO in die Umgebung. Dieser
Prozess vollzieht sich an der Oberfläche innerhalb von Sekunden, so dass es
zur Bildung einer aushärtenden Polymeroberfläche bei noch weichem Kern kommt,
ähnlich erkaltender Lava. Hierdurch kann sehr kontrolliert durch vorsichtige
erneute Injektion bis zum Aufbrechen dieser Kruste ein beliebig großer Embolus
an der Katheterspitze geformt werden. In der Tat lassen sich mit Onyx® bei
schwierigen Aneurysmen höhere Okklusionsraten erreichen im Vergleich zur
Coilembolisation bei vergleichsweise niedriger behandlungsbedingter
Morbidität. Dennoch sprechen diverse Nachteile für die Suche nach besser
geeigneten Substanzmischungen: So ist eine aufwendige Vorbereitung mit
Erhitzen, Schütteln und erneutem Erhitzen vor der Anwendung zur Verbesserung
der Fließeigenschaften und Gewährleistung einer homogenen Röntgensichtbarkeit
notwendig. Dennoch ist nicht auszuschließen, dass es während des
Verarbeitungsprozesses zur Sedimentation von Tantal kommt, welches eine
inhomogene Röntgensichtbarkeit mit dem Potential von Fehlembolisationen zur
Folge haben kann. Darüber hinaus sind für das Lösungsmittel DMSO bei zu
rascher intraarterieller Injektion angiotoxische Reaktionen mit Auslösung von
Vasospasmus mit fatalen klinischen Folgen wie Schlaganfall und
Subarachnoidalblutung beschrieben. Ziel der vorliegenden Arbeit war somit die
Identifikation und experimentelle Testung eines neuen präzipitierenden
Flüssigembolisates, welches eine vereinfachte und damit sicherere
Anwendbarkeit bei verbesserter Bioverträglichkeit aufweisen sollte. Hierzu
wurde ein neuartiges Polymer auf der Basis von EVAL mit jodierten Seitenketten
(I-PVAL) synthetisiert. Das hochvisköse Gemisch aus I-PVAL und dem
Lösungsmittel DMSO zeigte in vitro eine ausreichende intrinsische
Röntgensichtbarkeit ohne Beimengung weiterer röntgendichter Substanzen, ließ
sich problemlos über einen Mikrokatheter injizieren und wies günstige
Präzipitationseigenschaften auf. Diese Mixtur wurde an 12 experimentell
erzeugten breitbasigen Karotisseitwandaneurysmen des Schweins auf seine
Eignung als präzipitierendes Flüssigembolisat untersucht. Die endovaskuläre
Applikation erfolgte über einen transfemoralen Zugang mit Hilfe DMSO-
resistenter Mikrokatheter unter temporärem Ballonverschluss des Trägergefäßes
auf Höhe der Aneurysmabasis. Zur Feststellung von systemischen Effekten wurden
EKG und Blutdruck sowie die Hämolyseparameter Hb, fHb und LDH bestimmt. An
noninvasiven Bildgebungen erfolgten unmittelbar vor und nach der Intervention
eine Mehrzeilen CT-Angiografie sowie eine Nachuntersuchung mittels MRT und
invasiv bildgebend eine Kontrollangiografie. In der makroskopischen Analyse
wurde die Verteilung des Flüssigembolisates und die Morphologie der
Aneurysmabasis ausgewertet. Zur mikroskopischen Analyse erfolgten
histopathologische Untersuchungen mit den Parametern: intraaneurysmatische
Flüssigkeitsverteilung, Grad der Entzündung im Aneurysma, Auftreten einer
begleitenden Fremdkörperreaktion, Bildung von Bindegewebe und einer Neointima
auf der Basisinnenseite. Der Grad der Endzündungsreaktion wurde in einem 5
-Punkte-Score eingeteilt. Zudem wurde als nächstes die lokale Angiotoxizität
von DMSO sowie zahlreichen weiteren organischen Lösungsmitteln am Rete
mirabile des Schweins, einem dem Circulus arteriosus (Willisii)
vorgeschalteten Kapillarnetzwerk, über die superselektive Katheterisierung der
Arteria pharyngea ascendens (i.e.S. Retearterie) untersucht. Es erfolgte der
direkte Vergleich der lokalen (angiografisch gemessener Grad des Vasospasmus),
systemisch-hämodynamischen (Blutdruck, Herzfrequenz, EKG), laborchemischen
(Hämolyse) und histopathologischen (Epithelschädigungen, Angionekrosen,
Fibrinablagerungen, zelluläre Inflammation und Mikroeinblutungen)
Veränderungen nach Injektion der entsprechend potentiell kompatibleren
Lösungsmittel. Schließlich erfolgte die Kombination der zuvor
herausgearbeiteten Innovationen des intrinsisch röntgendichten Polymers
(I-PVAL) mit einer gering angiotoxischen Trägersubstanz (NMP) zu einem neuen
präzipitierenden Flüssigembolisat und die Evaluation an dem bekannten
experimentellen Aneurysmamodell, um somit seine Einsatzfähigkeit als
Flüssigembolisat zu bestätigen. Die Auswertung erfolgte analog den
Initialuntersuchungen. Im Ergebnis der ersten Studie, in der I-PVAL gelöst in
DMSO zur Flüssigembolisation experimenteller breitbasiger Aneurysmen
untersucht wurde, konnte gezeigt werden, dass I-PVAL für die kontrollierte
intraaneurysmatische Anwendung ausgezeichnet geeignet ist. Es ist als
gebrauchsfertig anwendbare Mischung ausreichend unter Röntgendurchleuchtung
sichtbar und zeigt eine homogene Röntgendichte. Initial wurde ein
durchschnittlicher Okklusionsgrad der Aneurysmen von 96% erreicht; nach vier
Wochen bestätigte sich bei allen erfolgreich behandelten Aneurysmen ein
kompletter Verschluss. Es konnte eine Rate primär kompletter
Aneurysmaokklusionen von 67% erzielt werden. Dies gelang trotz einmaliger
Polymermigration ins Trägergefäß aufgrund einer DMSO-bedingten
Katheterundichtigkeit mit konsekutivem Arterienverschluss (fortan genutzte
Katheter waren alle DMSO-resistent) und zweimaliger minimaler Polymermigration
ohne signifikante Gefäßstenose. In einem Fall fand sich ein partiell
embolisiertes Aneurysma aufgrund eines Thrombus an der Katheterspitze. Die
makro- und mikroskopische Untersuchung der resezierten Aneurysmen ergab
größtenteils die komplette Bedeckung der Aneurysmabasis mit einer Neointima,
die aus neu formierten Fibroblasten, bedeckt von einer einzelligen Schicht von
Endothelzellen bestand. Histologisch bestätigte sich die gute
Biokompatibilität von I-PVAL. Hämodynamik und Hämolyseparameter waren
unauffällig. Da keine röntgendichten metallischen Mischungen für die Anwendung
benötigt wurden, konnten die behandelten Aneurysmen gut mittels CT- und MR-
Angiografie artefaktfrei nachuntersucht werden. In der zweiten Studie erfolgte
die vergleichende Untersuchung der Angiotoxizität der organischen
Lösungsmittel DMI (Dimethylisosorbid), DMSO (Dimethylsulfoxid), Ethyl Laktat,
Glycofurol 75® (Tetrahydrofurfurylalkohol Polyethylenglycolether), NMP und
Solketal® (Isopropylidenglycerol) am Rete mirabile des Schweins. DMI und NMP
lösten hierbei einen wesentlich geringeren Vasospasmus im Vergleich zu DMSO
auf, ohne dass sich Hinweise für eine systemische oder histopathologische
Toxizität fanden, und stellten somit besser geeignete organische Lösungsmittel
als Komponenten für präzipitierende Flüssigembolisate dar. Schließlich konnte
in der dritten Studie die erfolgreiche Anwendung von I-PVAL gelöst in NMP zur
Flüssigembolisation experimenteller breitbasiger Aneurysmen gezeigt werden.
Die günstigen Präzipitationseigenschaften erlaubten auch mit diesem Embolisat
eine kontrollierte intraaneurysmatische Polymereinbringung und damit eine hohe
initiale Okklusionsrate von 98% ohne weitere technische Schwierigkeiten. Der
in einem Fall beobachtete Übertritt von Embolisat ins Lumen der Trägerarterie
führte weder zu einem sofortigen noch späten Verschluss. Hämodynamik und
Hämolyseparameter waren auch hier unauffällig. Makroskopisch zeigten sich alle
Aneurysmen von einer glatten Bindegewebsschicht bedeckt und histopathologisch
bestätigte sich die Bildung einer Neointima bei leichter reaktiver
Gewebsreaktion. Eine komplette Okklusion konnte im 4-Wochen-follow-up mittels
konventioneller Angiografie, aber auch in der Mehrzeilen-CTA und MR-
Angiografie artefaktfrei nachgewiesen werden. Somit war eine gute Abgrenzung
der Aneurysmen von der Trägerarterie möglich, was wiederum eine präzise und
detaillierte Darstellung der embolisierten Aneurysmen in axialen
Schnittbildern und 3D Rekonstruktionen mit hoher räumlicher Auflösung
ermöglichte. Schlussfolgernd kann festgehalten werden, dass I-PVAL gelöst in
NMP ein neues vielversprechendes präzipitierendes Flüssigembolisat für die
neurointerventionelle Behandlung von breitbasigen intrakraniellen Aneurysmen
ist. Es kann als anwendungsfertiges Produkt appliziert werden, weist eine
ausreichende Röntgensichtbarkeit unter Fluoroskopie auf und erlaubt somit eine
vereinfachte artefaktfreie Untersuchung mittels CT und MRT. Das
niedrigtoxische Lösungsmittel minimiert dabei unerwünschte Nebeneffekte.Intracranial aneurysms do not usually become clinically apparent before their
rupture. This medical emergency is connected with high morbidity and
mortality. An aneurysm rupture is typically accompanied by a subarachnoid
haemorrhage (SAH) as bleeding in the external CSF spaces between the arachnoid
und pia mater. The primary aim when treating a patient with aneurismal SAH is
the speedy elimination of the ruptured aneurysm in order to prevent an often
fatal recurrence of the haemorrhaging. In order to achieve this there are
essentially two treatment options available: endoluminal sealing through the
vascular system by placing coils into the aneurysm or operative microsurgical
elimination using vascular clips. The superiority of the endovascular method
was demonstrated in the ISAT (International Subarachnoid Aneurysm Trial)
study. In this study endovascular coiling was associated with a lower 30-day
mortality whereby there was a slightly increased rate of renewed
haemorrhaging. The group which was treated endovascularly also showed a
significantly lower 5-year mortality risk. An important limitation of coil
embolization is, however, the relatively high rate of incompletely closed
aneurysms, particularly in the case of wide-necked and large or giant
aneurysms. The use of liquid embolics can be advantageous especially in those
cases in which theoretically independent of the aneurysm configuration the
complete filling of the aneurysm with an embolic can be achieved. Onyx® (ev3
Inc., Irvine, USA) is the only commercially available precipitating liquid
embolic which can be used for the treatment of cerebral aneurysms as well as
for arteriovenous malformations. The polymer is composed of two subunits,
hydrophobic ethylene and hydrophilic vinyl alcohol (ethylene-vinyl-alcohol-
copolymer, EVAL). This is dissolved in the organic solvent dimethyl sulfoxide
(DMSO). To achieve radiopacity tantalum is added to the mixture. When coming
into contact with blood, DMSO diffuses into its surroundings. This process
takes place on the surface within seconds so that a thermosetting polymer
surface, with a core that is still soft, is formed, similar to cooling lava.
An embolus of any size can be formed at the catheter tip through careful and
very controlled renewed injection until the breaking of this crust. It is
indeed the case that for difficult aneurysms superior occlusion rates can be
achieved when using Onyx® in comparison to coil embolization, while treatment
related morbidity is comparably low. However, there are several disadvantages
so that the search for a more suitable substance mixture should continue. For
example, elaborate preparation including heating, shaking and reheating before
the application of the mixture is necessary in order to improve its rheology
and to ensure homogenous radiopacity. A sedimentation of tantalum during the
preparation process cannot be excluded which could cause inhomogenous
radiopacity with potential nontarget embolizations. Furthermore, angiotoxic
reactions triggering vasospasms with fatal clinical consequences such as
apoplexy and subarachnoid haemorrhaging have been described in cases where a
rapid intra-arterial injection of the solvent DMSO took place. Thus, the aim
of this paper was the identification and experimental testing of a new
precipitating liquid embolic which would have simpler and, therefore, safer
applicability together with improved biocompatibility. For this purpose a new
type of polymer was synthesized on the basis of EVAL with iodine-containing
side chains (I-PVA). The highly viscid mixture of I-PVA and the solvent DMSO
showed in vitro a sufficient intrinsic radiopacity without adding any further
radiopaque substances. It could easily be injected using a micro-catheter and
demonstrated good precipitation properties. The suitability of this mixture as
a precipitating liquid embolic was examined on 12 experimentally generated
wide-necked carotid sidewall aneurysms in swine. The endovascular application
was performed using transfemoral access with a DMSO-resistent micro-catheter
and temporary balloon occlusion of the carrier vessel at the level of the
aneurysm base. ECG and blood pressure and the hemolysis parameters Hb, fHb and
LDH were determined for the assessment of systemic effects. For non-invasive
imaging, a multisection CT-angiography immediately before and after the
intervention and a follow-up examination using MRI were performed. For
invasive imaging, a control angiography was carried out. In the macroscopic
analysis the distribution of the liquid embolic and the morphology of the
aneurysm base were evaluated. In the microscopic analysis a histopathological
examination was carried out with the following parameters: intra-aneurysmal
liquid distribution, extent of inflammation inside the aneurysm, occurrence of
an accompanying foreign-body reaction, connective tissue formation and a
neointima formation at the former aneurysm orifice. The degree of inflammatory
response was divided into a five point score. In addition, the local
angiotoxicity of DMSO and numerous other organic solvents was examined in
swine rete mirabile, an upstream capillary network of the circulus arteriosus
(circle of Willisi), via a superselective catherization of the ascending
pharyngeal artery (i.e. the artery of the rete). A direct comparison was
carried out between the local changes (angiographically measured degree of
vasospasms), systemic hemodynamic (blood pressure, heart frequency, ECG),
laboratory chemical (hemolysis) and histopathological changes (epithelial
damages, angionecroses, fibrin deposits, cellular inflammations and
microbleeds) after the injection of the respective potentially more compatible
solvents. Finally the innovation of the intrinsically radiopaque polymer
(I-PVA) was combined with a low angiotoxic carrier substance (NMP) to form a
new precipitating liquid embolic. This was tested on the known experimental
aneurysm model in order to confirm its suitability as a liquid embolic. The
evaluation was performed in the same way as the initial examinations. The
result of the first study, in which I-PVA dissolved in DMSO was tested for the
liquid embolization of surgically constructed wide-necked aneurysms, showed
that I-PVA is perfectly suited for controlled intra-aneurysmal application. As
a ready-to-use mixture it has sufficient visibility under fluoroscopy and
displays a homogenous radiopacity. Initially, an average occlusion rate of
aneurysms of 96% was achieved; after four weeks a complete occlusion of all
successfully treated aneurysms was confirmed. A rate of primary complete
aneurysm occlusions of 67% was obtained. This was achieved despite one
occurrence of polymer migration into the carrier vessel due to a DMSO-related
catheter leakage with consecutive arterial occlusion (from then on all the
catheters used were DMSO-resistant) and two occurrences of minimal polymer
migration without significant vascular stenosis. In one case a partially
embolized aneurysm occurred due to a thrombus at the catheter tip. The
macroscopic and microscopic examination of the resected aneurysms showed to a
large extent a complete coating of the aneurysm base with a neointima
consisting of newly formed fibroblasts, covered by a single layer of
endothelial cells. The histological examination confirmed the good
biocompatibility of I-PVA. As no radiopaque metallic mixtures were needed for
the application, the follow-up examinations of the treated aneurysms could be
performed using CT and MR angiography without artifacts. In the second study a
comparative examination was performed regarding the angiotoxicity of the
organic solvents DMI (dimethyl isosorbide), DMSO (dimethyl sulfoxide), ethyl
lactate, Glycofurol 75® (tetrahydrofurfuryl alcohol polyethyleneglycol ether),
NMP and Solketal® (isopropylidene glycerol) in swine rete mirabile. Compared
to DMSO, DMI and NMP triggered a significantly lower vasospasm without any
indication of a systemic or histopathological toxicity and were, thus, better
suited as organic solvents for precipitating liquid embolics. Finally, in the
third study, the successful application of I-PVA dissolved in NMP for liquid
embolization of experimental wide-necked aneurysms could be demonstrated. Its
favorable precipitation dynamics allowed for a very controlled intra-
aneurysmal polymer delivery, which resulted in a high initial occlusion rate
of 98% and no technical difficulties were encountered. Only in one case was a
small leakage of the embolic into the artery lumen observed which did not lead
to an immediate or later stenosis. Hemodynamics and hemolysis parameters were
normal. The macroscopic examination showed that all aneurysms were covered
with a smooth layer of connective tissue and the histopathological examination
confirmed the formation of neointima with a slightly reactive tissue response.
After four weeks, complete occlusion could be demonstrated using conventional
angiography as well as multisection CT angiography and MR imaging without
artifacts. Thus, the aneurysms could be discriminated well from the parent
artery which allowed for a precise and detailed depiction of the embolized
aneurysm in axial sectional images and in 3D reconstructions with high spatial
resolution. In summary, it can be seen that I-PVA dissolved in NMP is a new
and promising precipitating liquid embolic for the neurointerventional
treatment of wide-necked intracranial aneurysms. It can be applied as a ready-
to-use product and it shows good radiopacity under fluoroscopy and enables a
simplified artifact-free examination via CT and MRI. The low toxic solvent
minimizes unwanted side effects
Intrinsically radiopaque iodine-containing polyvinyl alcohol as a liquid embolic agent: evaluation in experimental wide-necked aneurysms
OBJECT: To evaluate iodine-containing polyvinyl alcohol (I-PVA) as a precipitating liquid embolic agent, implant characteristics--including radiopacity, setting behavior, and biocompatibility--were studied in an aneurysm model in swine. METHODS: Twelve broad-based carotid artery (CA) sidewall aneurysms were surgically constructed in six pigs. Iodine-containing polyvinyl alcohol dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO) was injected during temporary balloon occlusion bridging the aneurysm neck. Control angiography as well as multidetector row computerized tomography (CT) angiography was performed after 4 weeks. Harvested aneurysms were investigated histopathologically and by 3-tesla high-field magnetic resonance (MR) imaging. The mean degree of aneurysm occlusion achieved was 96%. In two aneurysms a minimal protrusion of I-PVA into the CA lumen was observed. During one embolization, leakage of the liquid embolic agent due to DMSO-induced damage of the microcatheter resulted in CA occlusion. Aneurysms embolized with I-PVA could be discriminated clearly from the parent artery on CT angiograms because there was no beam-hardening artifact. High-field MR imaging allowed a detailed depiction of the liquid embolic distribution within the aneurysm. Histologically, a mild to moderate inflammatory response was found in successfully embolized aneurysms, and the polymer mass was frequently covered by a membrane of fibroblasts and endothelial cells. CONCLUSIONS: Iodine-containing polyvinyl alcohol is a ready-to-use liquid embolic agent clearly visible under fluoroscopy; additives are not required. The setting behavior allows for controlled delivery in aneurysm cavities. Histological studies performed 4 weeks after embolization revealed no sign of toxic tissue response to the liquid embolic agent. Overall, I-PVA exhibits interesting implant characteristics in that radiopaque admixtures are not necessary, thus allowing for artifact-free evaluation of treated aneurysms by using CT Ad MR angiography