小鼠非侵入性气管内脂多糖滴注
2023年3月31日
此处，我们提出一种经气管递送脂多糖（LPS）的实验方案 通过 无创经口咽气管插管。该方法可最大限度地减少手术操作对动物造成的创伤，并能准确地将LPS输送至气管，进而进入肺部。
本方案提出了一种更为精确的、将脂多糖（LPS）经气管无创递送至肺部的新方法。首次尝试该方法的研究人员应投入较多精力以准确定位气管位置。准备插管平台时，将绳子穿过两个孔，并将其两端系在支架顶部的小突起上。
接下来，将两个橡皮筋分别固定在回形针的两端，并用胶带粘在垫块的背面。最后，将垫块以90度角固定到底座上。将套管针安装到套管针笔上，并打开笔上的光源。
接下来，使用70%酒精对小型手术镊子和巴斯德移液管进行消毒。为配制测试化合物溶液，将3毫克脂多糖（LPS）加入1毫升pH 7.2的磷酸盐缓冲液（PBS）中。接着，将10毫克戊巴比妥钠溶解于1毫升生理盐水中，并使用0.45微米注射器滤器过滤该溶液。
将麻醉后的小鼠置于插管平台上。用细线固定上门齿，用橡皮筋固定两只前肢。使用镊子将舌头拉出并固定。
将套管沿口腔缓慢推进至下颌会厌处。使用插管笔的光源定位气管，并缓慢将套管插入气管内。随后撤出插管笔，保留套管在原位。
将巴斯德移液管插入套管接头并按压头部。成功进行气管插管后，使用平头微量注射器通过套管注入每公斤体重3毫克剂量的预配LPS溶液。操作完成后，取出微量注射器和套管。
将小鼠从插管平台移出，放入单独的笼子中恢复。观察小鼠的呼吸状态，直至其恢复并重新恢复意识。在气管内给予脂多糖（LPS）12小时后，评估并比较炎症性细胞因子TNF-α的表达水平以及肺组织干湿重比与其他给予方法的差异。
与空白对照组相比，无创经口咽插管组的血清TNF-α水平显著升高。肺组织干湿重比也升高，达到与手术气管插管组相同的水平。在寻找气管位置的过程中，应注意避免划伤气管。
该技术还可用于以无创方式递送其他需要到达肺部的药物。
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概述
本研究介绍了一种在小鼠模型中通过经口咽部气管插管进行无创气管内脂多糖（LPS）递送的方案。该技术可在将LPS准确递送至气管和肺部的同时，最大限度减少手术创伤，从而有效评估炎症反应。
关键研究组成部分
研究领域
- 呼吸生物学
- 炎症
- 药物递送方法
背景
- 研究肺部炎症的重要性
- 侵入性插管技术面临的挑战
- 改进药物递送方法的需求
使用的方法
- 采用无创方法进行气管插管
- 小鼠作为生物模型系统
- 脂多糖的制备及麻醉剂的使用
主要结果
- 该方案可实现将脂多糖（LPS）准确递送至肺部。
- 递送后，炎症性细胞因子TNF-α水平显著升高。
- 整体肺组织的干湿重比与有创插管技术所得结果一致。
结论
- 该研究展示了一种有效的非侵入性脂多糖（LPS）给药方法。
- 该技术适用于涉及肺部药物递送和炎症的临床前研究。
常见问题
行业应用价值
在小鼠中采用无创经口咽部气管内脂多糖（LPS）滴注法，可实现对肺部的精确定位，用于急性肺损伤建模，同时最大限度减少操作创伤和脱靶效应。该方法支持对肺部炎症反应和药物递送效果进行可靠评估，提高早期呼吸系统疾病研究的预测可信度。该技术的采用可简化临床前研究流程，降低生物学变异性，直接促进研发项目的筛选与转化研究的对接。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 可在受控的、肺部特异性的环境中研究炎症通路。
- 减少混杂的全身性效应，有助于功能靶点的验证。
- 提高对呼吸系统疾病机制及候选靶点筛选的预测可靠性。
筛选与检测方法开发
- 有助于制备经过验证的急性肺损伤模型，用于化合物筛选。
- 支持炎症终点指标（如TNF-α表达）的可重复诱导。
- 通过干湿重量比实现对肺损伤的定量评估。
转化与临床前研究
- 与疾病相关的肺损伤模型相一致，适用于转化生物标志物研究。
- 支持从抗炎药物的作用机制发现到临床前验证的连续性研究。
- 支持呼吸系统治疗药物的风险调整后推进。
流程与工作流整合
这种非侵入性LPS滴注方法适用于呼吸系统疾病研究和药物开发中从早期发现到临床前研究的连续过程。
- 发现生物学：支持肺部特异性炎症反应的假设验证及信号通路解析。
- 筛选：提供标准化、可重复的模型，用于评估抗炎化合物。
- 分析：提供细胞因子水平和肺组织重量比等定量输出，用于不同条件间的比较。
- 转化研究：将基础研究发现与疾病相关系统中的临床前生物标志物验证相衔接。
- 企业级复用：提供可重复使用、非侵入性的平台，适用于跨项目的肺部药物递送研究。
运营与企业影响
- 科学价值：提高肺损伤模型的预测可信度，降低机制上的模糊性。
- 操作价值：增强实验标准化程度、可重复性及动物存活率。
- 战略价值：助力在呼吸系统药物研发项目中做出更优的立项或终止决策，提升资本使用效率。
- 项目组合影响：支持对呼吸系统候选药物进行基于风险调整的优先级排序和推进。
实施注意事项
- 需要具备无创插管和动物操作方面的专业技术知识。
- 需要专门的插管设备以及用于细胞因子和肺组织重量测量的分析工具。
- 要求跨团队标准化操作，以确保实验可重复性和数据可比性。
- 经过适当验证后，可适用于其他肺部药物递送研究。
- 必须采用规范的操作技术，以避免气管损伤并确保给药准确。
