هنا ، نقدم بروتوكولا محسنا وفعالا للحقن الوريدي للخلايا أو العوامل الدوائية في أسماك الزرد البالغة ، مما يؤدي إلى تعزيز نقش الخلايا وزيادة معدلات بقاء أسماك الزرد المعالجة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
هنا ، نقدم بروتوكولا محسنا وفعالا للحقن الوريدي للخلايا أو العوامل الدوائية في أسماك الزرد البالغة ، مما يؤدي إلى تعزيز نقش الخلايا وزيادة معدلات بقاء أسماك الزرد المعالجة.
يعرف الحقن الوريدي (IV) على نطاق واسع بأنه الطريقة الأكثر فعالية والأكثر استخداما لتحقيق التوصيل الجهازي للمواد في نماذج أبحاث الثدييات. ومع ذلك ، فإن تطبيقه في أسماك الزرد البالغة لتوصيل الأدوية وزرع الخلايا الجذعية والدراسات التجديدية والسرطانية كان محدودا بسبب التحديات التي يفرضها صغر حجم الجسم والأوعية الدموية المعقدة. للتغلب على هذه القيود ، تم استكشاف تقنيات الحقن البديلة مثل الحقن داخل القلب والحقن الرجعي الحجاجي (RO) في الماضي لزرع الخلايا الجذعية في أسماك الزرد البالغة. ومع ذلك ، فإن هذه التقنيات لها عيوبها ، بما في ذلك الحاجة إلى تقنيات الحقن الدقيقة أو زيادة خطر الوفاة.
في هذه الدراسة ، قمنا بتطوير إجراء حقن وريدي محسن ومحسن مصمم خصيصا لأسماك الزرد البالغة ، لمعالجة التحديات المرتبطة بتشريحها الفريد. لإثبات فعالية هذه التقنية ، أجرينا حقنا وريديا ناجحة لخلايا نخاع الكلى الكاملة من أسماك Tg (mpo: EGFP) وصبغة FITC-dextran في أسماك Casper البالغة. أكد التصور اللاحق للخلايا والأصباغ المحقونة باستخدام المجهر الفلوري نجاحها وتوصيلها ونقشها داخل سمك الزرد. علاوة على ذلك ، أظهرنا أنه بالمقارنة مع الحقن داخل القلب والحقن التناضحي العكسي ، أدى الحقن الوريدي إلى تحسين معدلات البقاء على قيد الحياة وكفاءة النقش في أسماك الزرد المعالجة. يتيح هذا النهج التوصيل الدقيق للمواد وتوطينها ويحمل إمكانات كبيرة لفحص الأدوية والمواد الكيميائية على نطاق واسع باستخدام أسماك الزرد البالغة. بالإضافة إلى ذلك ، توفر القدرة على تتبع الخلايا والأصباغ المحقونة بصريا رؤى لا تقدر بثمن حول نقشها وهجرتها وتفاعلاتها مع الأنسجة المضيفة ، مما يتيح تقييما أكثر شمولا للتأثيرات العلاجية والعمليات البيولوجية في نماذج أسماك الزرد.
برزت أسماك الزرد (Danio rerio) ككائن حي نموذجي قيم في البحوث الطبية الحيوية ، ويرجع ذلك أساسا إلى تشابهها الجيني مع البشر ، حيث أن أكثر من 70٪ من الجينات البشرية لها نظائر من أسماك الزرد1،2. هذا التشابه الجيني ، جنبا إلى جنب مع الحجم الصغير لسمك الزرد ، ودورة التطور السريعة ، والقدرة على التلاعب الجيني على نطاق واسع ، يجعلها أداة قوية للاستكشاف العلمي. هذه السمات مفيدة بشكل خاص للتجارب التي تنطوي على زرع الخلايا وتوصيل الأدوية وتتبع الخلايا. علاوة على ذلك ، فإن الوضوح البصري لليرقات الشفافة وطفرات التصبغ المحددة ، مثل أسماك الزرد Casper ، يسمح بالتصور الدقيق للخلايا أو المواد المزروعة ، مما يوفر بديلا أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة للنماذج الحيوانية التقليدية.
تستخدم أسماك الزرد على نطاق واسع لتطوير نماذج زراعة السرطان وإجراء فحوصات الأدوية للأمراض الشديدة مثل الورم الدبقي والورم الميلانيني وأورام البنكرياس وسرطان الدم3،4،5،6،7،8،9،10. عادة ما تبدأ هذه النماذج في مرحلة اليرقات للاستفادة من الجهاز المناعي غير الناضج لليرقات والشفافية المتأصلة ، مما يبسط عملية الحقن ويعزز جدوى الدراسات قصيرة المدى. ومع ذلك ، فإن استخدام اليرقات يحد من مدة تقييم النقش والتدخلات العلاجية7،11. يؤدي نقل هذه البروتوكولات التجريبية إلى أسماك الزرد البالغة إلى تحديات مثل إجراءات الحقن الأكثر تعقيدا ، وانخفاض كفاءة النقش ، وارتفاع معدلات الوفيات ، وزيادة التباين في الاستجابات الفردية. تسلط هذه التحديات الضوء على الحاجة الماسة لتحسين تقنيات الحقن وإيصال المواد ، خاصة بالنسبة للدراسات التي شملت أسماك الزرد البالغة التي تتطلب فترات مراقبة ممتدة.
تاريخيا ، كانت الحقن داخل القلب12 والحقن الرجعية المدارية (RO)13 هي الطرق الأساسية لتوصيل الأدوية وزرع الخلايا في أسماك الزرد البالغة. يضمن الحقن داخل القلب ، والذي يتضمن حقن المواد مباشرة في القلب ، الدورة الدموية الجهازية الفورية للأدوية ولكنه يرتبط بمخاطر كبيرة ، بما في ذلك إصابات القلب المحتملة وارتفاع معدل الوفيات. من ناحية أخرى ، فإن حقن التناضح العكسي ، الذي يوصل المواد إلى الجيوب الأنفية الوريدية خلف العين ، يعزز أيضا التوزيع الجهازي السريع ولكنه يمكن أن يكون مرهقا للأسماك ويتطلب دقة عالية في التنفيذ14. تعتبر الحقن الوريدية ، الراسخة لتوصيل المواد الجهازية في الفئران والجرذان ، ضرورية لدراسات الحركية الدوائية ، وتقييمات فعالية الأدوية ، والتدخلات العلاجية في هذه النماذج15،16،17،18. في الآونة الأخيرة ، اكتسبت الحقن الوريدية مكانة بارزة في أبحاث أسماك الزرد ، لا سيما في دراسات الاستجابات المناعية الفطرية19،20 وإصابة الكلى الحادة21 في يرقات الزرد. ومع ذلك ، فإن تطبيقها في أسماك الزرد البالغة لا يزال محدودا.
في هذه الدراسة ، قمنا بتطوير وتحسين إجراء الحقن الوريدي المصمم خصيصا لأسماك الزرد البالغة ، مما يحسن بشكل كبير من معدلات البقاء على قيد الحياة والدقة وكفاءة التسليم. نوضح هذه الطريقة بصريا ونقدم بروتوكولا مفصلا باستخدام هذه التقنية المكررة. نجحنا في إجراء الحقن الوريدية لخلايا نخاع الكلى الكامل (WKM) من أسماك Tg (mpo: EGFP) وصبغة FITC-dextrann في أسماك Casper البالغة ، مع تأكيد التسليم والنقش الذي تم تقييمه بواسطة الفحص المجهري الفلوري. تظهر النتائج التي توصلنا إليها أن تقنية الحقن الوريدي المكرر أكثر كفاءة واتساقا مقارنة بالطرق التقليدية داخل القلب والتناضح العكسي مع استمرار توسع استخدام أسماك الزرد في البحث العلمي ، من المرجح أن يؤدي اعتماد تقنية الحقن الوريدي المحسنة هذه إلى تعزيز فهمنا للتسبب في المرض وتسريع تطوير مناهج علاجية جديدة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على جميع الإجراءات الحيوانية من قبل لجنة استخدام المختبر والبحوث (CULATR) في جامعة هونغ كونغ (HKU).
1. تحضير مواد الحقن
2. تحضير نخاع الكلى الكامل للزرع
3. إجراء الحقن
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لتقييم فعالية ودقة طرق الحقن المختلفة في أسماك كاسبر البالغة ، تم إجراء تحليل مقارن باستخدام تقنيات داخل القلب والتناضح العكسي والوريد (الشكل 2 أ). تم حقن كميات متفاوتة من خلايا WKM من أسماك Tg (mpo: EGFP) ، كل منها مختلط بصبغة FITC-dextrann بتركيزات 1 × 105 و 3 × 105 خلايا. تم تحديد نجاح كل طريقة من خلال التقييم المجهري الفوري لوجود إشارة GFP بعد الحقن. كشفت النتائج عن اختلافات كبيرة في نجاح التسليم عبر الطرق. أظهرت طريقة الحقن الوريدي أعلى فعالية ، ح...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذه الدراسة ، قمنا بتطوير بروتوكول حقن وريدي مصمم خصيصا لأسماك الزرد البالغة لتعزيز دقة واتساق توصيل الخلايا أو الأدوية. عنصر حاسم في هذه الطريقة هو القدرة على توطين الوريد الأساسي وتصوره ، وهو أمر بالغ الأهمية للإدارة الدقيقة للمواد. في حين يوصى باستخدام سلالة أسماك الزرد Casper الشفافة من أجل الرؤية المثلى للوعاء ، فإن بروتوكولنا قابل للتكيف للاستخدام مع العديد من سلالات أسماك الزرد البالغة ، بشرط إجراء تعديلات مناسبة للرؤية والدقة. كان اختيار مقياس الإبرة المناسب ضروريا لت...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.
نشكر مرفق أسماك الزرد من مركز أبحاث الطب المقارن (CCMR) في جامعة هونغ كونغ. نشكر السيدة جو يو لينغ وونغ على مساعدة. تم دعم الأعمال من قبل مخطط البحث القائم على الموضوع (T12-702 / 20-N) ، ومشاريع صندوق البحوث الصحية والطبية رقم 08192066 ورقم 08193106 ، ومؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية (NSFC) / مجلس المنح البحثية (RGC) مخطط البحث المشترك 2021/22 N_HKU745/21 ، والبرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2023YFA1800100) ومركز الأورام والمناعة في إطار مبادرة Health@InnoHK الممولة من لجنة الابتكار والتكنولوجيا ، حكومة منطقة هونغ كونغ الإدارية الخاصة، الصين (A.Y.H.L.).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| الأوتوكلاف معقم بالبخار | HIRAYAMA | HRG-140 | |
| جهاز طرد مركزي 5424 | Eppendorf | ||
| Countess 3 عداد الخلايا الآلي | Thermofisher | ||
| Countess II FL | Invitrogen | ||
| Ethyl 3-aminobenzoate ملح ميثان سولفونات (Tricaine) | Sigma-aldrich | MKCL9483 | |
| Falcon 40 & micro ؛ مصفاة خلية م | كورنينج | بلو ، معقمة ، معبأة بشكل فردي ، 50 / علبة | |
| FBS ، مؤهلة | من Gibco | 26140079 | |
| FITC-Dextern (MW 10000) ؛ | MedChemExpress | 60842-46-8 | |
| إبرة حقن | هاميلتون | HAMI207434 | 34 جم ، 10 مم طول |
| حقنة صغيرة | هاميلتون & nbsp ؛ | 7635-01 | 10 وميكرو ؛ L السعة ، موديل 701 RN |
| نيكون SMZ18 | |||
| PBS درجة الحموضة 7.4 (1x) | Gibco | 10010023 | |
| البنسلين ستربتومايسين (5,000 U / mL) | Gibco & trade ؛ | 15070063 | 100x |
| ماصة نصائح | Eppendorf | epTIPS | |
| ماصة أحادية القناة | Eppendorf | 05-403-151 | |
| 10977015 | المقطر المقطر فائق |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.