تقدم هذه الورقة بروتوكولا للتوصيل الدقيق الموجه بالموجات فوق الصوتية للخلايا الجذعية الوعائية إلى جدار الأوعية الدموية الأبهري. تستهدف هذه التقنية بشكل فعال جدار الأوعية الدموية وتعزز إصلاح الأوعية الدموية في تمدد الأوعية الدموية الأبهري والتسلخ.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تقدم هذه الورقة بروتوكولا للتوصيل الدقيق الموجه بالموجات فوق الصوتية للخلايا الجذعية الوعائية إلى جدار الأوعية الدموية الأبهري. تستهدف هذه التقنية بشكل فعال جدار الأوعية الدموية وتعزز إصلاح الأوعية الدموية في تمدد الأوعية الدموية الأبهري والتسلخ.
تمدد الأوعية الدموية الأبهري وتمزق التسلخ هي حالات طوارئ قلبية وعائية تهدد الحياة. الوقاية المبكرة والسيطرة على تطور المرض ضروريان لتحسين نتائج المرضى. تلعب الخلايا الجذعية الوعائية دورا مهما في إصلاح إصابات الأوعية الدموية عبر أمراض الأوعية الدموية المختلفة. ومع ذلك ، تواجه علاجات حقن الخلايا الجذعية داخل الأوعية الدموية تحديات في ضمان النقش الفعال للخلايا الجذعية الخارجية داخل جدار الأوعية الدموية.
لاستكشاف نهج أكثر فعالية والحد الأدنى من التوغل لتوصيل الخلايا الجذعية في أمراض الأبهر ، قمنا بتطوير تقنية توصيل الخلايا الجذعية الموجهة بدقة بالموجات فوق الصوتية. على وجه التحديد ، استخدمت هذه التقنية نظام تصوير بالموجات فوق الصوتية بلون صغيرة فائقة الدقة لتحديد موقع جدار الأوعية الدموية للشريان الأورطي الصاعد بدقة في نماذج الفئران المرضية الأبهري. بعد ذلك ، تم حقن 1 × 106 ملي خلايا جذعية وعائية تحمل علامة الكرز مختلطة في 25 ميكرولتر من ماتريجل باستخدام إبرة 29 جرام. تمت مراقبة تطور المرض عن طريق الموجات فوق الصوتية للحيوانات الصغيرة. أخيرا ، تم حصاد الشريان الأورطي وتحليله باستخدام التصوير ثلاثي الأبعاد باستخدام مجهر ورقي ضوئي لتتبع الخلايا الجذعية الوعائية المحقونة.
توضح النتائج المذكورة أعلاه أن الخلايا الجذعية الوعائية المحقونة تم تسليمها بدقة إلى جدار الأوعية الدموية للشريان الأورطي الصاعد بأقل قدر من التوغل ، مما يعزز بشكل فعال إصلاح الأوعية الدموية في تمدد الأوعية الدموية الأبهري والتسلخ. توفر تقنية توصيل الخلايا الجذعية الموجهة بالموجات فوق الصوتية طريقة واعدة طفيفة التوغل لزرع الخلايا الجذعية ، مما قد يتحكم في تطور تمدد الأوعية الدموية الأبهري والتسلخ وأمراض القلب والأوعية الدموية الأخرى ذات الصلة في العيادات في المستقبل.
تمدد الأوعية الدموية الأبهري وتسلخها (AAD) هي أمراض القلب والأوعية الدموية الشائعة والمميتة للغاية ، وتتميز عادة بالظهور الخبيث والتقدم السريع. يتراوح معدل الإصابة بمرض AAD من 1.3٪ إلى 8٪ ، مع ما يقدر بنحو 150,000 إلى 200,000 حالة وفاة على مستوى العالم كل عام1،2. بسبب الظهور الحاد والأعراض السريرية الدقيقة ، يكون العديد من المرضى في حالة حرجة بحلول وقت التشخيص ، ويفقدون النافذة المثلى للعلاج. على الرغم من أن العلاجات الدوائية ، مثل حاصرات β الأدرينالية وحاصرات مستقبلات الأنجيوتنسين ، يمكن أن تبطئ توسع تمدد الأوعية الدموية إلى حد ما ، إلا أن هذه العلاجات توفر في المقام الأول راحة الأعراض ولم يثبت أنها تمنع بشكل فعال ظهور أو تطور AAD3.
حاليا ، تعتمد الإدارة السريرية بشكل أساسي على التدخلات الجراحية ، بما في ذلك إعادة بناء جذر الأبهر ، واستبدال الأبهر الصاعد ، وجراحة بنتال ، وإصلاح الأوعية الدموية لتمدد الأوعية الدموية الأبهري4،5. ومع ذلك ، بالنسبة للمرضى الذين يعانون من اضطراب العين الوراثي ، وخاصة أولئك الذين لم يصلوا بعد إلى المؤشرات الجراحية ، فإن العلاجات المسببة الفعالة غير موجودة ، وتكافح الأساليب الدوائية للسيطرة على تطور المرض على المدى الطويل. في المرضى الذين يعانون من متلازمة مارفان (MFS) ، على الرغم من أن العلاج الطبي يمكن أن يؤخر تمدد الأبهر ، تشير الدراسات إلى أن بعض الأفراد يعانون من معدل أسرع من تمدد الأبهر ويواجهون خطرا أكبر للإصابة بتسلخ الأبهر5. لذلك ، فإن توفير تدخلات فعالة لهؤلاء المرضى ، الذين لا يستوفون المعايير الجراحية بعد ، لا يزال يمثل تحديا سريريا كبيرا. أصبح تطوير استراتيجيات علاجية أكثر استهدافا قضية رئيسية يجب معالجتها في علاج أمراض الأبهر.
ينطوي التسبب في مرض AAD في المقام الأول على موت الخلايا المبرمج الواسع لخلايا العضلات الملساء (SMCs) وترقق الوسائط ، مما يؤدي إلى الهشاشة الهيكلية لجدار الأبهر. على وجه التحديد ، يعد الفقدان التدريجي ل SMCs الأبهري سمة مميزة ل AAD ، ويتجلى ذلك في موت الخلايا المبرمج SMCs ، وتدهور المصفوفة خارج الخلية (ECM) ، وتسلل الخلايا المناعية ، وزيادة الإجهاد التأكسدي2. الخلايا الجذعية الوعائية هي نوع من الخلايا الجذعية البالغة الموجودة في جدار الوعاء الدموي ، وقادرة على التمايز إلى الخلايا الجذعية الجذعية أو الخلايا البطانية. في ظل الظروف الفسيولوجية الطبيعية ، تظل الخلايا الجذعية هادئة ، ولكن في ظل الظروف المرضية ، يتم تنشيطها ، وتخضع للتجديد الذاتي والتمايز للمساهمة في إصلاحالأنسجة 6. أكدت الدراسات الحديثة على الدور الحاسم للخلايا الجذعية لجدار الأوعية الدموية في إصابة الأوعية الدموية ، لا سيما في إعادة تشكيل ترقيع الأوردة ، وتصلب الشرايين ، وتضيق التوتر ، وارتفاع ضغط الدم ، وفي الأمراض أو الحالات المرضية مثل AAD7،8،9،10،11،12،13.
في حين أن التقنيات الحالية لتوصيل الخلايا الجذعية - مثل الحقن الموضعي الخاص بالأنسجة والتسريب الوريدي الجهازي - متقدمة نسبيا ، فإن توصيل الخلايا الجذعية إلى جدار الأبهر يمثل تحديات كبيرة14،15. إن تدفق الدم السريع في الشريان الأورطي ، إلى جانب الانقباض الديناميكي واسترخاء جدار الأوعية الدموية ، يجعل من الصعب تحقيق توصيل الخلايا بكفاءة وضمان بقاء الخلايا المزروعة في أنسجة الأوعية الدموية على المدى الطويل.
في هذه الدراسة ، نصف تقنية جديدة مغلقة لحقن غشاء epi لجدار الأوعية الدموية والتي تتيح توصيل الخلايا الجذعية لجدار الأوعية الدموية بأقل قدر من التوغل والمستهدف بدقة تحت توجيه الموجات فوق الصوتية. يوفر هذا النهج ميزة سهولة الأداء ، دون الحاجة إلى بضع الصدر أو بضع البطن ، ويتجنب المضاعفات المرتبطة بها. كما أنه يسمح بمرونة أكبر أثناء عملية الحقن ، مما يتيح التركيز المستهدف للخلايا الجذعية في المنطقة المرغوبة مع تقليل الاستجابات المناعية والآثار الجانبية الأخرى. علاوة على ذلك ، تسمح التطورات في تقنية التنظيف البصري للأنسجة الآن بالتصوير ذو الدقة تحت الخلوية لجسم الفئران بالكامل ، مما يوفر تطبيقات واسعة في إعادة بناء هياكل الأنسجة عالية الدقة وثلاثية الأبعاد ، والتحقيق في الآليات المرضية ، ونمذجة الأمراض ، وفحص الأدوية. عند دمجها مع الفحص المجهري للورقة الضوئية ، توفر هذه التقنية تصويرا ثلاثي الأبعاد بدقة مكانية عالية16. باستخدام هذا النهج ، يمكننا تتبع الخلايا الجذعية الوعائية المحقونة ومراقبة قدرتها على الهجرة. وبالتالي ، فإن توصيل الخلايا الجذعية الموجهة بالموجات فوق الصوتية يمثل طريقة واعدة طفيفة التوغل لزرع الخلايا الجذعية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتم إجراء جميع الإجراءات التجريبية وفقا للوائح لجنة أبحاث بجامعة كابيتال الطبية وتمت الموافقة عليها من قبل لجنة رعاية وأخلاقيات جامعة العاصمة الطبية.
1. تحضير الخلايا الجذعية الوعائية المحقونة
ملاحظة: للتحقق من حالة ما بعد الحقن وتأثيرات الخلايا الجذعية الوعائية ، يتم عزل خلايا Sca1 + باستخدام اختيار الخرزة المغناطيسية المناعية كما هو موضح سابقا17،18،19 ، ويتم نقلها بفيروس عدسي يحمل مراسل mCherry للمراقبة اللاحقة لموقع الخلية وتوزيعها ، ثم زراعتها. يتم استخدام الخلايا من الممرات 5 أو الإصدارات السابقة ذات ظروف نمو جيدة وتعبير Sca1 + المسمى mCherry للتجارب اللاحقة20.
2. تحضير الفئران قبل الجراحة
3. الحقن الموجه بالموجات فوق الصوتية لخلايا جدار الأوعية الدموية
ملاحظة: يتم تنفيذ جميع إجراءات الموجات فوق الصوتية باستخدام نظام وبرنامج التصوير بالموجات فوق الصوتية (راجع جدول المواد). استخدم مجسات بتردد مركزي يبلغ 40 ميجاهرتز و 29 جيجا إبر يتم استخدامها.
4. توضيح أنسجة الأوعية الدموية
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
توصيل الخلايا الجذعية الوعائية الموجه بالموجات فوق الصوتية
في هذه الدراسة ، تم إجراء الحقن الموجه بالموجات فوق الصوتية باستخدام نظام التصوير بالموجات فوق الصوتية دوبلر الملون للحيوانات الصغيرة (الشكل 1 أ ، ب). أثناء الإجراء ، تم تثبيت الفئران على منصة الموجات فوق الصوتية الساخنة ، مع إجراء تعديلات على المنصة ومسبار الموجات فوق الصوتية حسب الحاجة (الشكل 1 ج).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تصنف AADs الناتجة عن الطفرات الجينية على أنها AAD موروثة ، من بينها MFS هو الأكثر انتشارا. يمثل AAD أكثر المضاعفات التي تهدد الحياة في MFS22. للتحقيق في هذه الحالة ، استخدمنا نموذجا راسخا للفأر من MFS (فئران Fbn1C1041G / +) ، والذي يطور تلقائيا تمدد الأوعية الدموية الأبهري ، مما يجعله مثاليا لدراسات التدخل المبكر. يتحايل هذا النموذج أيضا على تلف الأنسجة الإضافي والتباين التجريبي المرتبط بأساليب النمذجة الأخرى. في هذه الدراسة ، تم تسليم الخلايا ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.
تم دعم هذا العمل بمنحة من المشروع الوطني الرئيسي للعلوم والتكنولوجيا (2023ZD0503304) ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32271231) ، والبرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2023YFC3606500). نشكر الدكتور تشاو تشنغ على الدعم الفني في التصوير ثلاثي الأبعاد.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| محلول الجيلاتين 0.1٪ | OriCell | جي إل تي -11301 | |
| 1.5 مل الأنابيب الدقيقة | أكسيجن | MCT-150-C | |
| 10 μ أطراف الماصة L | مختبر | تي -001-10 | |
| 1000 μ أطراف الماصة L | مختبر | تي -001-1000 | |
| أنبوب طرد مركزي 15 مل | مختبر | CT-002-15A | |
| 200 μ أطراف الماصة L | مختبر | تي 001-200 | |
| أنبوب الطرد المركزي الصغير سعة 5 مل | بيوشارب | BS-50-م | |
| أنبوب الطرد المركزي 50 مل | مختبر | CT-002-50A | |
| أنتيبيرين | ماكلين | A800873 | |
| طقم MicroBead المضاد ل Sca-1 ؛ | ميلتيني بيوتيك ؛ | 130-123-124 | |
| نظام Bruker Luxendo MuVi -SPIM | |||
| سي دي 31 | آر آند D | أف3628 | نسبة التخفيف 1:100 |
| مكعب - L | محلول تنظيف الأنسجة | ||
| مكعب RA | معامل الانكسار - حل مطابقة | ||
| دي إم إيه إم | ATCC | 30-2002 | |
| الأجسام المضادة الثانوية المضادة للماعز ، أليكسا فلور 488 | إنفيتروجين | أ 11055 | نسبة التخفيف 1: 800 |
| FBS | كورنينج | 35-076-السيرة الذاتية | |
| HBLV-mcherry-PURO | هانبيو | ||
| أنابيب الخالط | مختبر | HGT-003-200 | |
| جهاز حقن الإبرة الموجه بالصور | البصريات | ||
| حقنة الأنسولين | دينار بحريني | 328421 | |
| إيزوفلوران | أميكسين | لات-YFW | |
| مجاهر الصفائح الضوئية | Bruker Luxendo | موفي - SPIM | |
| ماتريجل | كورنينج | 356234 | |
| محول طاقة Microscan MS400 ؛ | البصريات | ||
| منصة معالجة الماوس والمراقبة الفسيولوجية | البصريات | ||
| N-Butyldiethanolamine | ماكلين ؛ | N802391 | |
| نيكوتيناميد | ماكلين | N814605 | |
| برنامج تلفزيوني | بيوشارب | BL302A | |
| مرهم Puralube للعيون | إيكول | 1703321138 | |
| تريتون X-100 ؛ | سيجما ألدريتش | تي 9284 | |
| محلول البقع الأزرق من تريبان | سولاربيو | ق0040 | |
| التربسين-EDTA | جيبكو | 25200-072 | |
| نظام اللمجة Vevo 2100 | ييسويلسونيكس | ||
| نظام السكك الحديدية المتكامل Vevo II | ييسويلسانيكس |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.