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Thrombose ist eine Hauptursache für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und verursacht weltweit jedes Jahr Millionen von Todesfällen1. Derzeit ist in den regulären klinischen Einrichtungen kein Bioassay zur Bewertung des Thrombosenrisikos verfügbar. Unter den kommerzialisierten Labor- und Point-of-Care-Hämatologie-Funktionstests haben sich konventionelle Gerinnungstests und Aggregometrie als unzuverlässig bei der Vorhersage von Thrombosen oder schwerwiegenden kardiovaskulären Ereignissen erwiesen 2,3,4. Der globale Thrombosentest5, PFA-100/2006 und die globalen Koagulationstests 7,8,9,10,11 enthalten ebenfalls begrenzte Daten, die ihre Leistung unterstützen.
Nach dem aktuellen Verständnis wird der Prozess der Thrombogenese hauptsächlich durch drei Mechanismen verursacht. Neben den beiden konventionell anerkannten Mechanismen, nämlich der biochemischen Thrombozytenaggregation und -gerinnung, ist ein dritter Mechanismus, der wenig untersucht und oft unterschätzt wird: die schergetriebene Thrombozytenaggregation, die auch als "biomechanische Thrombozytenaggregation" bezeichnet wurde12,13. Bei der biomechanischen Thrombozytenaggregation dienen hohe Scherspannungen und Schergradienten als Hauptantrieb für die Thrombozytenvernetzung über den GPIbα-von-Willebrand-Faktor (VWF), Integrin αIIbβ3-VWF und Integrin αIIbβ3-Fibrinogen-Wechselwirkungen. Bei arterieller Thrombose dient die biomechanische Thrombozytenaggregation wahrscheinlich als wesentlichster Mechanismus, da sie durch den hohen Scherfluss durch arterielle Stenose stark verstärkt wird. Daher wurde die durch biomechanische Blutplättchenaggregation ausgelöste Thrombogenese als 'biomechanische Thrombogenese' bezeichnet.
In früheren Arbeiten ist eine gängige Methode zur experimentellen Beobachtung der biomechanischen Thrombozytenaggregation der mikrofluidische Stenose-Assay, bei dem eine Stelle schwerer Stenose in einen geraden Kanal eingebettet wird. Wenn Blut unter physiologischer Wandscherspannung über den Kanal perfundiert wird, entsteht um die stenotische Stelle pathologisch hohe Scherspannung, was die Ansammlung von Thrombozyten zur Bildung eines Thrombos fördert. Frühere Arbeiten verwendeten jedoch nur eine (für Thrombozyten, entsprechend der Thrombusgröße) 15,16,17,18,19 oder höchstens zwei (eine für Thrombozyten und eine für einen weiteren Biomarker)13,20, die daher keine vollständige Charakterisierung des Thrombus erreichen.
Kürzlich wurde ein Thrombusprofiling-Assay entwickelt, der eine mehrfarbige Fluoreszenzbildgebung im mikrofluidischen Stenose-Test integriert und eine Echtzeitverfolgung von 7 Biomarkern erreicht (Thrombozyten, Fibrinogenniveau, von-Willebrand-Faktorniveau, P-Selektin-Expressionsniveau, Phosphatidylserin-Expositionsniveau, erweitertesIntegrin-α IIb- β 3-Expressionsniveau, vollständig aktives Integrin αIIbβ3 Expressionsniveau) in einem Thrombus, was die Grundlage für eine umfassende Charakterisierung der biomechanischen Thrombogenese21 bildet. In dieser Arbeit werden detaillierte Protokolle zur Vorbereitung und Durchführung des Thrombus-Profiling-Assays sowie zur zugehörigen Datenanalyse bereitgestellt. Die für den Test erforderliche Hardware umfasst ein invertiertes, mehrfarbiges Fluoreszenzmikroskop und ein mikrofluidisches System. Der Test verwendet eine relativ geringe Menge menschliches Vollblut (weniger als 2 ml), hat eine hohe Kosteneffizienz (~12 $ pro Probe) und liefert Ergebnisse innerhalb von 30 Minuten. Der Test kann die multidimensionalen prothrombotischen Anomalien von Personen genau nachweisen und die Wirkung von antithrombotischen Mitteln bei der Veränderung von Größe, Zusammensetzung und Thrombozytenaktivierungsstatus bewerten, womit seine breite Anwendung sowohl für Forschungs- als auch für klinische Zwecke in der Zukunft unterstütztwird. Bemerkenswert ist, dass der Test frisch entnommenes heparinisiertes Blut verwenden muss. Die Lagerung des Blutes bei 4 °C oder über 6 Stunden oder die Verwendung von Antikoagulanzien, die andere als Heparin verwenden, verhindert entweder die Bildung von Thromben oder führt zu ungenauen Ergebnissen.