$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
يعد التحقيق في أمراض الجهاز العصبي المركزي (CNS) صعبا للغاية بسبب الإشارات بين الخلايا المعقدة والمتعددة الوسائط التي توسطها السائل الخلالي (ISF)1,2,3,4. يتضح هذا التعقيد بشكل خاص في أورام الدماغ، مثل الورم الأرومي الدبقي (GBM)، حيث تنتقل الإشارات بين الخلايا بين الخلايا الورمية والخلايا البنومية 5,6,7,8,9. في كثير من الحالات، يساهم التبادل الشاذ لجزيئات حيوية متنوعة، بما في ذلك المستقلبات والرسل البروتينية، في الأسباب الأساسية لأمراض الجهاز العصبي المركزي. يزداد هذا التحدي التجريبي، خاصة في GBM، بسبب حقيقة أن التركيب الجزيئي للصلبة الخلفية الديناميكية زمنيا ويتطور خلال تقدم المرض وكذلك استجابة للعلاجات التدخلية10،11.
تشمل طرق التحقيق التقليدية قبل السريرية في GBM الدراسات المختبرية ونماذج ذات النقطة النهائية الواحدة. طبيعة هذه الأساليب تحد من قابليتها السريرية الأوسع بسبب عدم قدرتها على التقاط خصائص البيئة الدقيقة للورم والتغيرات الزمنية الطولية. تغلبت التطورات التي تحققت في أوائل الثمانينيات على هذه القيود السياقية من خلال تطوير الغسيل الميكروي داخل الدماغ (cMD)12,13,14,15. منذ تأسيسه قبل 45 عاما، أصبح cMD نفسه الطريقة القياسية لأخذ عينات طولية من السوائل الخلالية (ISF) داخل الدماغ الحي16. يتم ذلك من خلال الانتشار الحراري والحمل الحراري للمذاب عالي التركيز من ISF عبر غشاء شبه نفاذ إلى بيرفوسات منخفض التركيز يتدفق باستمرار، عادة سائل دماغي شوكي صناعي (aCSF)17. تتكون هذه الأغشية شبه النفاذة من بوليمرات متوافقة حيويا مختلفة مع قطع حجم مسام جزيئية مشتركة تتراوح من 20 كيلو دالتون إلى 3MDa 18. تمكن هذه العملية طفيفة التوغل من جمع مجموعة متنوعة من المحللات طوليا في الموقع، بدءا من جزيئات صغيرة مثل المستقلبات أو الناقلات العصبية، وصولا إلى بروتينات كبيرة مثل الأجسام المضادة. ومع ذلك، فإن المسامية الهيكلية لأغشية cMD إلى جانب الطبيعة الممتصة لبوليمرات تركيبها يمكن أن تؤثر بشكل كبير على التعافي النسبي للمحللات ذات الخصائص الكيميائية الحيوية أو البعدية الخاصة، مثل الدهون أو الأجسام المضادة، على التوالي19,20.
بدأت التطورات لتجاوز هذا القيد في أغشية cMD في أوائل العقد 2010 مع تطوير نظام التروية الدماغية المفتوحة الدقيقة (cOFM)21. يعمل cOFM وفق مبادئ عامة مشابهة ل cMD، حيث يزيل القيود الكيميائية الحيوية التي تفرضها الأغشية شبه النفاذية من خلال استبدالها بمسبار بلاستيكي-شبكي بفتحات ماكروسكوبية منخفضة الامتصاص بحجم تقارب 100 ميكرومتر20. أظهرت العديد من التقارير تحسن فائدة cOFM مقارنة ب cMD من خلال جمع مكونات ISF القابلة للاكتشاف، بما في ذلك هرمونات الببتيد، والأجسام النانوية/الأجسام المضادة، والعلاجات الصغيرة المحبة للدهون، والليبوزومات PEGylated 19,22,23,24,25. تظهر التقارير السابقة التي فحصت رد فعل الأنسجة الفسيولوجية لزرع مسبار دليل cOFM أن سلامة الحاجز الدموي الدماغي تعاد تأسيس بعد 15 يوما من الزرع، وأنه لا تتكون ندبة دبقية حتى 30 يوما بعد26 يوما من الانغراس. بسبب استبدال أغشية الغسيل الميكروي بفتحات ماكروسكوبية، أظهر الباحثون أيضا القدرة المبتكرة لمجسات دليل cOFM على تسهيل حقن خلايا الورم الدبقي المجهولة إلى أدمغة الفئران ذات المناعة المحدودة، بحيث يحدث زرع ونمو الورم غير الرضحي مباشرة حول منطقة أخذ عيناتcOFM رقم 27.
يجب أن تعترف الاعتبارات في استخدام cOFM في دراسة أمراض الجهاز العصبي المركزي بحدودها المنهجية. نظرا لاعتماده على الانتشار السلبي والحمل الحراري لمحللات ISF إلى بيرفوسات متدفقة، تدور هذه القيود حول تركيز المحلل وحجم العينة18. سيتم تخفيف مكونات ISF المأخوذة عينات داخل بيرفوسات cOFM المجمعة مقارنة بالمستويات الداخلية، مما دفع العديد من الدراسات لمقارنة نسب التحليل النسبية بين الظروف التجريبية28. تتراوح معدلات التدفق النموذجية من 0.1 ميكرولتر/دقيقة إلى 1.0 ميكرولتر/دقيقة، وهي ما يعادل فقط 6 ميكرولتر/ساعة إلى 60 ميكرولتر/ساعة. عند احتساب أوقات خلوص الأنابيب في الفراغ الميت، يجب أيضا أخذ إجمالي مدة أخذ العينة في الاعتبار. وهذا مهم بشكل خاص عند إجراء جمع التبرعات الجماعية في المخدرة، حيث يجب معالجة مخاوف رفاهية بعناية. وصف أكثر تفصيلا لهذه الاعتبارات وغيرها متوفر في تقرير سابق عن الطرق من فريق تطوير cOFMرقم 29.
في هذا المخطوط، نقدم بروتوكولا محدثا لاستخدام أخذ عينات طولية من cOFM في دراسة الأمراض العصبية، مع التركيز على GBM. يتضمن البروتوكول خطوات لزرع القنية في دليل cOFM، وحقن خلايا الورم، والزرع من خلال دليل cOFM، بالإضافة إلى تكوينين لأخذ عينات cOFM في المستيقظة والحركة بحرية. نقدم بيانات تمثيلية تظهر تأثيرات العلاج على مكونات ISF الأيضية والبروتيومية المقاسة بواسطة cOFM، وتأثير تكوين العينة على تركيزات التحليلات، وفعالية زرع خلايا الورم الموجهة بواسطة cOFM.