鼻腔和支气管液的吸收: 人体呼吸道黏膜的精确取样和样品的实验室处理
January 21st, 2018
这篇手稿描述了使用鼻腔和支气管吸收技术, 特别是使用合成吸收基质 (SAM) 来取样的黏膜衬里液体 (多边基金) 的上和下呼吸道。这些方法比现有的呼吸取样技术提供更好的标准化和耐受。
今天，我们将演示鼻吸附技术，这是一种使用合成吸收基质吸收粘膜内衬液的精确粘膜采样形式。鼻吸附采样器由无菌冻存管中的 SAM 和 SAM 组成。SAM 由聚合物（纤维或泡沫）组成，经过特别挑选，柔软且具有吸收性，可快速芯吸，便于样品采集。
SAM 还具有最小的蛋白质结合，可以有效洗脱吸收的分泌物。鼻吸附是一种非常温和、无创的技术，可以对所有年龄段的患者进行，包括婴儿。此外，甚至可以每隔几分钟进行一次连续采样。
进行鼻吸时，您应该首先洗手并戴上手套，最好在患者面前。首先检查鼻腔。我们建议使用头灯，并让临床医生使用非惯用拇指缩回患者的鼻子，以观察鼻腔。
通常不需要鼻窥器。如果你看鼻腔，鼻孔或鼻孔的横截面不是圆形的，它们是笔直向后移动的。您通常将下鼻甲视为凸起，即鼻孔外侧壁上的凹痕，鼻中隔形成光滑、平坦的内侧壁。
我们想从这个下鼻甲中取样，因为下面的上皮是呼吸道的简单纤毛上皮。采样时，鼻吸收 SAM 轻轻地向上传递到管腔，使其与下鼻甲平齐。然后用食指将 SAM 按压到鼻粘膜上。
当 MLF 被吸收时，这可能会导致轻微的发痒，并可能流泪。我们通常使用 60 秒的定时吸收。然后将鼻吸附装置从鼻孔中取出，放回冷冻管中，可以立即储存在冰上，然后深度冷冻。
或者，您可以立即进行 MLF 洗脱。鼻吸附正在各种鼻粘膜激发模型以及不同的气道疾病中进行研究。然而，这种相对较新的方法仍然需要针对其他呼吸采样方法进行正式验证。
支气管吸附技术使用合成吸收基质对支气管的粘膜衬里液进行采样。该方法由专业人员通过纤维支气管镜执行。支气管吸附装置由一根带有中央塑料导丝的外部空心导管组成。
它的末端有一个 SAM，可以在手机激活时挤压。与鼻吸附一样，SAM 试纸条柔软且具有吸收性，可快速芯吸以用于样品采集。它还具有最小的蛋白质结合，可以有效洗脱吸收的分泌物。
在将支气管吸附装置放入支气管镜之前，通常会检查 SAM 是否轻松挤出并缩回导管中。我们现在将演示使用支气管镜模拟器的支气管吸附方法。首先进行标准支气管镜检查，将支气管镜沿气管向下穿过，进入右主支气管，然后到达右下中叶分裂近端的中间支气管水平。
一旦插入到这个级别，就遵循五个步骤。一，导管向下。将支气管吸附导管插入支气管镜的作通道，直到在气道中可以看到白色尖端，距离支气管镜末端最多一厘米。
将支气管镜和导管尖端保持在气道管腔的中心。小心尽量减少导管尖端和支气管粘膜之间的接触，以降低粘膜损伤的风险。第二，SAM 出局。
按下支气管吸附装置的手柄，使 SAM 条带挤压到右中叶或右下叶气道的管腔中。在直视下，弯曲支气管镜的尖端以确保 SAM 与气道壁上的粘膜衬里液接触。将 SAM 条带留在气道内，平贴粘膜壁 30 秒。
三、SAM 进。在直视下，将 SAM 直接缩回导管中。缩回时，确保潮湿的 SAM 探头是直的。
如果需要，可以将导管和支气管镜尖端带回以拉直 SAM。如果难以缩回 SAM，请在将 SAM 挤出气道的情况下取出整个装置。四，拔起导管。
从支气管镜的作通道中取出整个导管。五、切断 SAM。用无菌剪刀剪下 SAM，放入冷冻管中，在深度冷冻或直接洗脱之前应立即置于冰上。
以下视频剪辑显示了 SAM 挤压到接受研究性支气管镜检查的患者的气道中的过程。目前正在研究各种不同的肺部疾病的支气管吸附。我们希望这种精确的粘膜取样方法在诊断检查和患者分层和监测中被证明是有用的。
实验室处理 鼻吸附和支气管吸附后。粘膜衬里液从合成吸收基质中洗脱。今天，我们将演示鼻吸附和支气管吸附的无创粘膜取样技术之后实验室样本处理的一般原理。
特别是，我们将展示如何从合成吸收基质中洗脱粘膜衬里液样品。在采集时，应将样本放在冰上，以便运送到实验室。样品可以立即处理，也可以直接放入原始样品管中进行深度冷冻，以便稍后洗脱。
如果立即进行处理，则可以将样品放在冰上转移到实验室的原始样品管中。或者可以将 SAM 分离并置于收集点的洗脱缓冲液中，然后在冰上转移到实验室。在处理前，样品可以在缓冲液中或样品管中在冰上保留数小时。
SAM 离心和离心洗脱之前的洗涤步骤旨在优化样品产量。为此，将 SAM 与所需的提取钻机一起插入 Eppendorf 管中。然后将样品在涡旋混合器上混合 30 秒，以清洗 SAM 中松散附着的液体和生物分子。
为确保样品的完全回收，然后将湿润的 SAM 添加到用于洗涤的同一 Eppendorf 管内的离心插件中，进行离心洗脱。此过程应使用干净的镊子，并应在样品之间更换以防止污染。该方法使用离心从 SAM 中提取液体。
我们在冷却至 4 摄氏度的离心机中以 16， 000 g 的离心速度将样品离心 20 分钟。使用的洗脱臭虫将由所需的应用程序决定。我们通常使用含蛋白质的氨基检测缓冲液或 RNA 裂解缓冲液。
可以使用两种类型的自旋过滤器。第一个仅包含一个塑料网，用于将 SAM 固定到位，从而允许液体完全洗脱。或者，如果处理传染性材料，可以使用孔径为 0.2 微米的离心过滤器。
这些过滤器将对受感染的样品进行净化，适用于疑似微生物感染的样品。如果需要此类过滤器，请务必包括一个预孵育步骤，在添加样品之前，允许蛋白质缓冲液通过过滤器浸泡。此步骤通过非特异性蛋白质吸收最大限度地减少了介质与过滤器的结合。
以下是我们实验室用于对不需要去污步骤的样品（包括 2 类病原体）进行鼻吸附和支气管吸附处理的示例方法。第 1 步，将 SAM 置于含有适当缓冲液的 Eppendorf 中并涡旋 30 秒。对于鼻吸附，我们通常使用 300 μL 缓冲液，对于支气管吸附，我们通常使用 100 μL 缓冲液。
第二步，使用镊子取出 SAM，并与用于清洗 SAM 的缓冲液一起放入塑料网状过滤杯中。第 3 步，将装有 SAM 的塑料网状过滤杯放回原来的 Eppendorf 中。第 4 步，将包含滤杯、缓冲液和 SAM 的 Eppendorf 在 4 摄氏度下以 16， 000 g 离心 20 分钟。
离心后，取出并丢弃含有 SAM 的滤杯。然后可以将洗脱液等分并深度冷冻，以便稍后分析。鼻吸附采样已应用于许多临床呼吸研究环境。
这包括在鼻过敏原激发期间测量炎症介质，例如前列腺素 D2 和白细胞介素 5。重要的是，在这些激发模型设置中，通过鼻吸附采样允许对介质水平进行频繁的动力学分析，其中采样可以每隔几分钟重复一次。鼻吸附也用于健康受试者和过敏性哮喘患者的鼻病毒感染激发试验，在研究期间每天重复鼻吸附。
在研究中使用鼻吸附可以敏感地表征干扰素对鼻病毒感染的反应。最后，我们使用鼻吸附采样来研究患有毛细支气管炎的婴儿。在这项研究中，呼吸道合胞病毒感染与更高水平的炎症介质有关，例如干扰素 γ。
重要的是，鼻吸附采样允许在婴儿研究中纳入健康对照组。支气管吸附也用于健康受试者和过敏性哮喘患者的鼻病毒攻击研究。这项研究表明，在鼻病毒感染期间，下气道中的炎症介质干扰素 γ 、 ITAC 、 IL-10 和 IL-5 显着增加。
将这项技术纳入下气道研究为测量介质水平创造了可能性，而传统方法（如支气管肺泡灌洗）可能无法检测到介质水平。总之，粘膜衬里液可以通过无创方式获得，并且在测量感染和炎症中的炎症反应方面具有令人兴奋的潜力。洗脱方法需要根据样品的性质和要测量的参数进行调整。
特别是，MLF 可用于测量粘膜细胞因子和趋化因子、病毒感染、病毒载量、细菌和真菌感染以及微生物组和粘膜抗体。最后，粘膜采样和洗脱方法需要针对单个项目进行定制开发和仔细验证。
概览
本手稿描述了使用合成吸附基质（SAM）对上下气道粘膜内衬液进行采样的鼻吸收和支气管吸收技术。与传统的呼吸道采样技术相比，这些方法提高了标准化和耐受性。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 呼吸医学
- 生物医学工程
背景
- 鼻吸收是一种用于采样鼻腔粘膜内衬液的非侵入性技术。
- 支气管吸收通过支气管镜采样支气管粘膜内衬液。
- 两种技术都利用合成吸附基质进行有效的样本收集。
- 这些方法正在研究其在各种气道疾病中的应用。
研究目的
- 展示鼻吸收和支气管吸收技术。
- 评估SAM在粘膜采样中的有效性。
- 探索这些方法在临床诊断和研究中的潜力。
所用方法
- 鼻吸收涉及将SAM插入鼻腔以吸收粘膜内衬液。
- 支气管吸收利用支气管镜将SAM置于支气管内。
- 两种技术都需要仔细处理和时间以获得最佳样本收集。
- 样本立即处理或存储以便日后洗脱。
主要结果
- 鼻吸收允许温和的、非侵入性采样，适用于所有年龄段。
- 支气管吸收由专业人员执行，在收集支气管液方面有效。
- 两种方法在各种呼吸系统疾病中显示出应用前景。
- 需要与现有方法进行进一步验证。
结论
- 鼻吸收和支气管吸收是粘膜采样的创新技术。
- 这些方法可能提高诊断准确性和患者监测。
- 需要进行持续研究以确立其临床效用。
常见问题
Executive Industry Relevance
Precision sampling of respiratory mucosal lining fluid using synthetic absorptive matrices (SAM) enables minimally invasive, reproducible collection of airway biomarkers. These techniques address the need for standardized, repeatable sampling in respiratory disease research and translational biomarker development. Their integration supports confident target validation and risk-adjusted progression in respiratory drug discovery portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct measurement of airway inflammatory mediators for mechanistic de-risking.
- Supports functional target validation by capturing dynamic mucosal responses to challenge models.
- Facilitates inclusion of healthy controls and patient stratification in early studies.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, quantitative samples suitable for downstream biomarker assays.
- Improves reproducibility and scalability of respiratory fluid collection for assay development.
- Reduces variability compared to conventional swabbing or lavage, enhancing screening reliability.
Translational & Preclinical Research
- Enables kinetic profiling of biomarkers during infection or allergen challenge in disease-relevant systems.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation by allowing frequent, minimally invasive sampling.
- Permits sensitive detection of mediators often undetectable by traditional methods.
Pipeline & Workflow Integration
Nasosorption and bronchosorption fit within the continuum from early discovery through translational research, enabling hypothesis testing and biomarker validation in both upper and lower airways.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis-driven interrogation of airway immune responses and mediator dynamics.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative samples for assay readiness and platform standardization.
- Analytics: Supports measurement of cytokines, chemokines, viral load, and microbiome composition for comparative analyses.
- Translational Research: Aligns with preclinical and clinical biomarker strategies by enabling frequent, noninvasive sampling.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable sampling platform adaptable to diverse respiratory research and development programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in respiratory target validation.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of mucosal sampling workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by enabling robust biomarker data collection.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of respiratory programs.
Implementation Considerations
- Requires trained personnel for bronchosorption and careful handling to minimize mucosal damage.
- Needs access to laboratory infrastructure for sample elution, centrifugation, and biomarker analysis.
- Demands cross-team standardization of sampling and processing protocols for reproducibility.
- Adaptable to various airway diseases and challenge models with tailored validation.
- Formal validation against existing methods is necessary for regulatory and translational adoption.
