כאן אנו מציגים פרוטוקול לבניית מערכת איבר-על-שבב (OOC) שנועדה לחקות כריתת ריאות. מערכת זו חוקרת את המתאם הפוטנציאלי בין פגיעה בגליקוקליקס לסיבוכים לאחר כריתת ריאות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מידול הגליקוקליקס האנדותל לאחר כריתת ריאות בשבב נוזלי תלת מימדי - גישה לייצור מערכת איבר-על-שבב מבוססת כלי דם
במאמר זה
סיכום
תקציר
גליקוקליקס אנדותל (GCX), שכבה עשירה בפחמימות המצפה את פני השטח הלומינליים של תאי אנדותל, ממלאת תפקיד מרכזי בוויסות התגובות התאיות לגירויים. הוא מורכב מחלבונים טרנסממברניים המשמשים כמתמרים מכניים לתגובות תאיות. בעוד שהוא שומר באופן טבעי על מבנהו ויציבותו בתנאים הומאוסטטיים, חשיפה למתח גזירה גבוה עלולה לגרום לנזק עם השלכות רבות. השפעות כלליות של מתח גזירה על תאי אנדותל נחקרו, אך ההיקף וההשפעה של מתח גזירה על מערכות כלי הדם, במיוחד לאחר כריתת ריאות, לא נחקרו היטב. כדי לחקור זאת, ננקטה גישה מקיפה, הכוללת יצירת מודל CAD של כלי דם ריאתיים לפני ואחרי כריתת ריאות. תוך שימוש בהדמיית נוזלים חישובית, אזורי מפתח של מתח ולחץ גזירה מוגברים זוהו ושוכפלו במערכת איבר על שבב (OOC). תאי אנדותל מיקרו-וסקולריים של ריאות אנושיות (HLMVECs) נזרעו על תבנית בצורת החלקים שנבחרו כדי לאפיין את ההשפעות של מתח גזירה מוגבר במבחנה. לאחר ניסויים, HLMVECs עברו צביעה חיסונית כדי להעריך באופן איכותי את בריאות GCX תחת מתחים רגילים ומוגברים הנגרמים על ידי כריתת ריאות. השילוב של מודלים חישוביים וניתוח ניסיוני משפר את ההבנה שלנו כיצד שינויים במתח הגזירה משפיעים על GCX, ומבהיר את השפעותיהם על תפקוד כלי הדם וסיבוכים לאחר הניתוח.
מבוא
כריתת ריאות היא התערבות כירורגית פולשנית ובעלת סיכון גבוה המבוצעת לחילוץ הריאה הימנית או השמאלית1. הליך זה משמש בדרך כלל כאופציה טיפולית למחלות קשות שונות כגון סרטן ריאות, שחפת ריאתית ופציעות ריאה טראומטיות2. בעוד שההליך מבטיח, הוא מהווה סיכונים משמעותיים, המודגשים על ידי שיעורים מוגברים של סיבוכים לאחר הניתוח החל מהפרעות קצב ועד בצקות ריאות1.
לכריתת ריאות יש השפעה עמוקה על הדינמיקה הקרדיווסקולרית על ידי הפניית כל תפוקת הלב של הלב לריאה הנותרת3. ידוע כי ניתוב מחדש זה של זרימת הדם מגביר את הלחץ ואת מתחי הגזירה בתוך כלי הדם הריאתיים הנותרים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
מחקר זה השתמש בנתוני הדמיה של טומוגרפיה ממוחשבת (CT) מספרות קודמת14 שנאספו בהתאם לסטנדרטים האתיים המוסדיים והפדרליים. כל נתוני ההדמיה שהוזכרו קיבלו הסכמה מדעת מהמשתתפים, לאחר אישור מועצת הביקורת המוסדית (IRB) כדי להבטיח הגנה על זכויות המשתתפים ופרטיותם.
1. מידול כלי דם ריאתיים בתוכנת CAD
- לחקור גיאומטריות פיזיולוגיות של כלי הדם העיקריים שיש לדגמן.
- השתמש בתמונות CT של המטופל של כלי הדם שיש לעצב כדי לבחור גיאומטריות ספציפיות לשכפול, המוצגות באיור 2.
הערה: עבור פרוטוקול זה, נעשה שימוש בסריקות CT ריאות במצב קליני מהספרות הקודמת14
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
התוצאות ממחקר המצב היציב של זרימה למינרית של סימולציה נוזלית הראו עלייה במתח הגזירה בהתפצלויות מסוימות במודלים של כריתת ריאות בהשוואה למודל הבקרה, המוצג באיור 11. בשלב 2.8 של הפרוטוקול, האזורים האדומים מציינים אזורים של מתח גזירה גבוה, בעוד שהאזורים הכחולים מראים אזורים של מתח גזירה נמוך.
איור 11: ת.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
מודלים וסקולריים הם תחום חדש וחשוב לחקירה. יצירה מוצלחת של מודל כלי דם מדויק טומנת בחובה הבטחה גדולה לקידום תחום הנדסת הרקמות ופיתוח תרופות. מאמר זה מתאר שיטה חדשה ליצירת מערכת כלי דם OOC שניתן להשתמש בה כדי לחקות כריתת ריאות או כל מערכת כלי דם או גיאומטריה אחרת כדי לחקור קשר פוטנציאלי בין ליקוי GCX לסיבוכים לאחר כריתת ריאות. בקנה מידה רחב יותר, מתודולוגיה זו יכולה להיות ישימה גם לחיקוי מערכות כלי דם אחרות על ידי התאמת הגיאומטריה או מצבי מחלה אחרים, כגון טרשת עורקים או מפרצת.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים.
תודות
המחברים מבקשים להביע את תודתנו העמוקה למחלקה להנדסה ביו-רפואית של המכון הפוליטכני וורצ'סטר על תמיכתם והדרכתם. ברצוננו להודות במיוחד למייגן אוולט, ג'ון מרטל וסודיש ונגאט על המאמצים המשותפים והרעיונות החדשניים ששיפרו מאוד את האיכות והכדאיות של מחקר זה. בנוסף, ברצוננו להודות לסמנתה קוקיארו ולאודיה רטאן על תרומתם במעבדה ועל התמיכה והסיוע החיוניים שלהם.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| #8-32 x 3/4 אינץ' בורג מכונה מצופה אבץ עם ראש עגול משולב (8 חבילות) | אוורבילט | 204274613 | - |
| 0.25% EDTA-טריפסין | תרמו-פישר סיינטיפיק | 25200056 | - |
| צינורות צנטריפוגה פוליפרופילן סטריליים חרוטיים 15 מ"ל | תרמו סיינטיפיק | 12-565-269 | - |
| צלחת 35x10 מ"מ, Nunclon Delta | תרמו סיינטיפיק | 153066 | - |
| צינורות צנטריפוגה פוליפרופילן סטריליים חרוטיים 50 מ"ל | תרמו סיינטיפיק | 12-565-271 | - |
| פקקי גומי שונים | פישרברנד | 14-132 | |
| צלוחיות מטופלות בתרבית תאים BioLite (25 ס"מ^2) | תרמו סיינטיפיק | 12-556-009 | - |
| צלוחיות שטופלו בתרבית תאים BioLite (75 ס"מ^2) | תרמו סיינטיפיק | 12-556-010 | - |
| COMSOL מולטיפיזיקה | COMSOL | לא ישים | - |
| דבק דו צדדי | 3 דקות | 16758005 | - |
| זכוכית כיסוי מדעית של אפרדיה ריצ'רד-אלן | תרמו סיינטיפיק | 22-050-218 | - |
| סרום בקר עוברי | תרמו-פישר סיינטיפיק | A5256701 | - |
| פיברונקטין | תרמו-פישר סיינטיפיק | 33016015 | 20 μ דילול גרם/מ"ל |
| אמבטיות מים בקרה דיגיטלית של Fisherbrand Isotemp: דגם 210 | פישרברנד | 15-462-10ש | - |
| מזרק סטרילי פישרברנד (60 מ"ל) | פישרברנד | 14-955-461 | - |
| תאי אנדותל מיקרו-וסקולריים של ריאות אנושיות | סיגמא אולדריץ' | 540-05א | - |
| מיקרוסקופ פלורסנט Keyence BZX810 | קיינס | לא ישים | - |
| ערכת אלסטומטר סיליקון Krayden Dow Sylgard 184. שקוף, (1.1 ליברות) | דאו | 4019862 | - |
| יריעת אקריליק יצוקה של מרגה סיפטה בעובי 1/2 אינץ', 48x96 אינץ' | מרגה צ'יפטה | לא ישים | - |
| ראש משאבה Masterflex L/S Easy-Load II | מאסטרפלקס | 77200-50 | |
| צינורות משאבה מדויקים של Masterflex L/S, סיליקון מרפא פלטינה, L/S 16; 25 רגל | מאסטרפלקס | 96410-16 | - |
| משאבה פריסטלטית סטנדרטית Masterflex L/S | מאסטרפלקס | 07522-20 | |
| מיקרופיפטה 0.2 עד 2 μ L | פישרברנד | FBE00002 | - |
| מיקרופיפטה 10 עד 100 μ L | פישרברנד | FBE00100 | - |
| מיקרופיפטה 100 עד 1000 μ L | פישרברנד | FBE01000 | - |
| מיקרופיפטה 5 עד 50 μ L | פישרברנד | FBE00050 | - |
| מדיום גידול תאי אנדותל מיקרו-וסקולרי (500 מ"ל) | סיגמא - אולדריץ' | 111-500 | - |
| מסנני מזרק סטריליים של Nalgene | תרמו סיינטיפיק | 725-2520 | - |
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי Nikon Eclipse TS-100 | ניקון | NI-TS100 | |
| תמיסת מלח עם חומצת פוספט (DPBS, 10X), הנוסחה של Dulbecco | תרמו סיינטיפיק | J61917. K3 | - |
| Prusament PLA פרוסה גלקסי שחור 1 ק"ג | פרוסה | PRM-PLA-GLX-1000 | - |
| מיקרוסקופ היברידי מורד, זקוף והפוך, גלה את אקו | הד | 76376-746 | - |
| איטום סיליקון | לוקטיט | 908570 | - |
| סולידוורקס | דאסו סיסטמס | לא ישים | |
| צנרת סרולוגית חד פעמית מפוליסטירן סטרילי עם פס זכוכית מגדלת (10 מ"ל) | פישרברנד | 13-678-11E | - |
| צנרת סרולוגית חד פעמית מפוליסטירן סטרילי עם פס זכוכית מגדלת (25 מ"ל) | פישרברנד | 13-678-11 | - |
| צנרת סרולוגית חד פעמית מפוליסטירן סטרילי עם פס זכוכית מגדלת (50 מ"ל) | פישרברנד | 13-678-11ו | - |
| צנרת סרולוגית חד פעמית מפוליסטירן סטרילי עם פס זכוכית מגדלת (5 מ"ל) | פישרברנד | 13-678-11ד | - |
| סטרפטווידין, אלקסה פלואור 488 מצומד | Invitrogen | S32354 | |
| סטרפטווידין, אלקסה פלואור 488 מצומד | Invitrogen | S32354 | - |
| מאגר מזרקים | ב.ד. | 300865 | |
| Thermo Scientific Alfa Aesar 1LT אלבומין, בקר, Fraction V, 35% סולן., דרגת ריאגנט, ללא חומצות שומן, עם אזיד כחומר משמר | תרמו סיינטיפיק | N12H004 | - |
| מחברי צינורות | פישרברנד | 01-000-161 | - |
| מדיום הרכבה VECTASHIELD Antifade עם DAPI | וקטשילד | H-1200-10 | - |
| חממת VWR מעטפת מים CO2 | אוונטאר | 10810-744 | - |
| נוגדן ביוטיניל WGA | וקטור | ב-1025 | - |
מקורות
- Sharma, S., Beshara, M., Bora, V. Pneumonectomy. , StatPearls Publishing LLC. (2024).
- Grapatsas, K., et al. Pneumonectomy for primary lung tumors and pulmonary metastases: a comprehensive study of postoperative morbidity, early mortality, and pr....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
