הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה חדשה למניעת זיהום דם בנוזל שטיפת האף של העכברים (NLF). מכיוון ששיטה זו מבטיחה איסוף NLF ללא זיהום דם, היא מאפשרת זיהוי מדויק יותר של רכיבים אימונולוגיים ופתוגנים נשימתיים שונים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה חדשה למניעת זיהום דם בנוזל שטיפת האף של העכברים (NLF). מכיוון ששיטה זו מבטיחה איסוף NLF ללא זיהום דם, היא מאפשרת זיהוי מדויק יותר של רכיבים אימונולוגיים ופתוגנים נשימתיים שונים.
דגימות דרכי הנשימה העליונות, כולל נוזל שטיפת האף (NLF) וספוגיות אף, שימושיות באיתור פתוגנים, כולל וירוסים וחיידקים, שעלולים לגרום למחלות בדרכי הנשימה. NLF שימש לבחינת רכיבים תאיים והומומורליים במערכת הנשימה, למשל, בהערכת השראת אימונוגלובולין (Ig) A לאחר חיסונים ברירית. במכרסמים ניסיוניים, ניתן לאסוף את דגימות ה-NLF במסלול הטרנס-לוע או הטרנס-טרכאלי. למרות שהמסלול הטרנס-לוע דווח כיעיל יותר באיסוף דגימות ה-NLF מאשר המסלול הטרנס-טררכיאלי, דגימות ה-NLF שנאספו במסלול הטרנס-לוע היו מזוהמות לעתים קרובות בדם, מה שהשפיע על רמות התוכן התאי וההומורלי בדגימות ה-NLF המקוריות. לפיכך, מחקר זה נועד לבסס שיטת איסוף NLF חדשה בעכברי ניסוי כדי למזער את זיהום הדם. לזמן קצר, לפני הפרדת הלסת התחתונה של העכבר, הונחו כדורי צמר גפן בפה כדי לספוג דם. כאשר הדימום הופסק, דגימות ה-NLF נאספו על ידי החדרת מיקרו-פיפטה לתוך הצ'ואנה ושטיפה עם 200 מיקרוליטר של מי מלח עם פוספט פעמיים (נפח סופי: 400 מיקרוליטר לעכבר). כדי לזהות זיהום בדם, נעשה שימוש בבדיקת לומינול משפטית פשוטה ורגישה המזהה המוגלובין. בדיקת הלומינול הראתה כי ניתן לזהות זיהום דם בדגימות NLF שנקטפו בשיטה הקונבנציונלית (ללא צמר גפן), אך לא באלו שנקטפו בשיטה החדשנית (עם כדורי צמר גפן). בשל זיהום הדם, ריכוזי ה-IgA וה-IgG הכוללים בדגימות ה-NLF היו גבוהים יותר בשיטה הקונבנציונלית מאשר בשיטה החדשה; ידוע כי דם מכיל רמות גבוהות בהרבה של IgA ו-IgG מאשר NLF. לכן, שיטה ייחודית זו יכולה לשמש כשיטה פשוטה ורגישה לאיסוף דגימות NLF מעכברי ניסוי למניעת זיהום דם.
במחקר קליני ובסיסי כאחד, שיטות איסוף דגימות מתאימות הן החיוניות ביותר להערכת התוצאות. שטיפת אף היא טכניקת השקיה המשמשת לניתוח המרכיבים התאיים וההומורליים בדרכי הנשימה 1,2,3. מבחינה קלינית, נוזל שטיפת האף (NLF) שימש כדגימה לא פולשנית יעילה לגילוי סמנים ביולוגיים, עם מספר מחקרים התומכים בשימוש בו במחלות נשימה שונות, כולל סינוסיטיס, סיסטיק פיברוזיס והפרעות נשימה כלליות 4,5,6,7. בחיות ניסוי, NLF שימש גם לחקר מודלים של מחלות נשימה, כולל שפעת, מחלת קורונה-2019 (COVID-19) ומחלות אלרגיות 3,8,9. שיטה זו נמצאת בשימוש נרחב לקביעת סמנים ביולוגיים דלקתיים מרכזיים, כגון תאים פולימורפו-גרעיניים וציטוקינים, הנבדקים לעתים קרובות כאינדיקטורים לתגובות לאלרגנים, אסתמה וזיהומים בדרכי הנשימה 10,11,12. לאחרונה, כדי לחקור את היעילות והבטיחות של מועמדים פוטנציאליים לחיסון תוך-אף, נאספו לעתים קרובות דגימות NLF מחיות ניסוי, ורמות הפתוגן והאימונוגלובולין (Ig) בדגימות NLF כומתו כאינדיקטורים13.
בעכברי ניסוי, ניתן לאסוף NLF בשיטה טרנס-לוע או טרנס-קנה הנשימה. בשיטה הטרנס-לועית, ראש העכבר, כולל אזור ה-palatopharyngeal, הופרד מהגרון, ולאחר מכן הוכנס קטטר דרך פתח הלוע לתוך הצ'ואנה כדי להזריק מי מלח עם חוצץ פוספט (PBS) ולאסוף NLF מהנחיר14. השיטה הטרנס-טרכאלית קיבלה גישה לדרכי הנשימה דרך קנה הנשימה מבלי לחתוך את הראש, ו-NLF נאסף מהנחיר, מה שממזער את הסיכון לזיהום דם. למרות ששתי השיטות העיקריות הללו שימשו לאיסוף NLF בעכברי ניסוי, לשתי השיטות הקונבנציונליות יש מגבלות משלהן. השיטה הטרנס-טרכאלית הוכחה כמניבה כמויות נמוכות יותר של NLF מאשר השיטה הטרנס-לועית עקב דליפת נוזל שטיפה טרנס-קנה לחלל הפה. המחקר הקודם הראה כי לאחר הזרקת PBS, נפחי הנוזלים המוחזרים ב-NLF היו 70%-80% ו-90%-100% בשיטות טרנס-קנה וטרנס-לוע, בהתאמה. למרות שהשיטה הטרנס-לועית יכולה להיחשב טובה יותר עם כמויות גדולות יותר של NLF מאשר השיטה הטרנס-טרכאלית, זיהום הדם במהלך ההליך היה בלתי נמנע במידה מסוימת14,15. באופן דומה, מספר מחקרים דיווחו כי דגימות NLF היו מזוהמות לעתים קרובות ברמות גבוהות של חלבוני סרום דם 16,17,18. זה יכול להפריע לאיתור וכימות של סמנים ביולוגיים ספציפיים ל-NLF למחלות נשימה19. זה עשוי להשפיע גם על ריכוזי ה-Ig, במיוחד IgA ו-IgG, בדגימות NLF מכיוון שהדם מכיל כמויות גדולות יותר של IgA ו-IgG מאשר NLF.
כדי להתמודד עם אתגרים אלה, מחקר זה נועד לבסס שיטה טרנס-לועית ייחודית, פשוטה ואמינה לאיסוף דגימות NLF מעכברי ניסוי, מקסום תפוקת הדגימה ומזעור זיהום הדם. במהלך תהליכי הניסוי, כדורי צמר גפן הוכנסו לפה של העכבר כדי לעכב זיהום דם, ולאחר מכן הוזרקו PBS כדי לאסוף דגימות NLF מהנחיר. רמות זיהום הדם ב-NLF נקבעו בטכניקה פורנזית, כימילומינסנציה מבוססת לומינול, המאפשרת כימות למחצה של רמות ההמוגלובין (Hb) בדגימות NLF; תגובת הלומינול ב-NLF שנאספה בשיטה החדשה הייתה שלילית. לפיכך, השיטה החדשנית הנוכחית יכולה לשפר את איכות דגימת ה-NLF עבור ניסויים ביולוגיים שונים, כגון מבחני אימונוסורבנט מקושרים לאנזים נוגדנים (ELISAs), פרופילי ציטוקינים, קביעות סמנים ביולוגיים אימונולוגיים ורפואיים ומודלים של מחלות נשימה בעכברים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הליכי הניסוי אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) של הפקולטה לרפואה של אוניברסיטת קינדאי ובוצעו על פי הקריטריונים שהותוו על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (NIH)20. במחקר זה נעשה שימוש בעכברי C57BL/6 זכרים בני 4 חודשים. מידע על ריאגנטים וציוד המשמש במחקר זה מפורט בטבלת החומרים.
1. אוסף NLF
2. איתור זיהום דם על ידי כימילומינסנציה לומינול
3. כימות של IgA ו-IgG על ידי ELISAs
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
באמצעות השיטה הקונבנציונלית או החדשנית, נאספו דגימות NLF מעכברי C57BL/6 דרך המסלול הטרנס-לוע. כפי שמוצג באיור 1, דגימות ה-NLF שנאספו בשיטה הקונבנציונלית היו מעט ורודות (איור 1A); דגימות ה-NLF שנאספו בשיטה החדשה היו ברורות (איור 1B). מכיוון שנראה שההבדל נובע מזיהום הדם בדגימות ה-NLF בשיטה הקונבנציונלית, זיהום הדם בדגימות ה-NLF נבדק באמצעות תגובת לומינול. כפי שמוצג באיור 2, הכימילומינסנציה בדגימות ה-NLF ש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שטיפת אף היא טכניקה רבת ערך לרכישת מידע ביוכימי, ציטולוגי וביולוגי במחלות נשימה, כגון שפעת ו-COVID-1923. מלבד זיהוי תאים חודרים שונים, ניתן לבחון את ההרכב הלא תאי של דרכי הנשימה מדגימות ה-NLF בשיטות שונות, כגון ELISAs, אימונובלוט ותגובת שרשרת פולימראז כמותית 1,19,24. כאן, נערך מחקר השוואתי באמצעות שתי שיטות איסוף NLF שונות: שיטות קונבנציונליות וחדשניות. המחקר הנוכחי הראה ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים ל-Seiichi Omura, Ph.D., Cong Thanh Nguyen, M.D., Ph.D., Kota Moriguchi, M.D., Ph.D., Reona Shiro, M.D., ו-Sandesh Rimal, M.S., המחלקה למיקרוביולוגיה, הפקולטה לרפואה של אוניברסיטת קינדאי, ו-Hirotaka Ebina, Ph.D., Shinya Okamura, Ph.D., ו-Yasuo Yoshioka, Ph.D., Virus Vaccine Group, BIKEN Innovative Vaccine Research Alliance, מכון המחקר למחלות מיקרוביאליות, אוניברסיטת אוסקה, לדיונים מועילים. אנו גם מביעים את תודתנו לחברי המכון לחקר מדעי החיים, אוניברסיטת קינדאי, על הסיוע הטכני המצוין שלהם. עבודה זו נתמכה על ידי משרד החינוך, התרבות, הספורט, המדע והטכנולוגיה, יפן, באמצעות מלגת Monbukagakusho (MEXT, 2021-2025) (I.A.), מענק סיוע למחקר מדעי KAKENHI מהאגודה היפנית לקידום המדע (JSPS) JP23K06493 (F.S.), JP21K07287/JP24K10500 (A.-M. P.), ו-JP22K18378/JP24K10163 (I.T.), ומענק לשיפור המחקר של אוניברסיטת קינדאי KD2406 (FS) ו-KD2506 (I.T).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מחט קיבוע בעלי חיים | Natsume Seisakusho Co., Ltd., טוקיו, יפן | KN-358-A | תיקנו עכבר עם מחטי קיבוע של בעלי חיים. נירוסטה; אורך כולל, 23 מ"מ; וקצה מחט, 15 מ"מ. |
| BD OptEIATM סט ריאגנטים מצע TMB | BD Biosciences, סן דייגו, קליפורניה, ארה"ב | 555214 | הוספנו 100 μ L של תמיסת מצע TMB לבאר. |
| צנצנת פעמון | NA | NA | השתמשנו בצנצנת פעמון להרדמה. |
| צלחות אימונוניות לא סטריליות שקופות עם תחתית שטוחה 96 בארות | ThermoFisher Scientific, רוצ'סטר, ניו יורק, ארה"ב | 442404 | השתמשנו בצלחות אימונוניות לא סטריליות שקופות עם תחתית שטוחה 96 בארות עם טיפול פני השטח של MaxiSorp לבדיקות אימונוסורבנט המקושרות לאנזים. |
| כדור כותנה | Sansho Co., Ltd., טוקיו, יפן | 94-1951 | השתמשנו בכדורי כותנה כדי למנוע זיהום דם. קוטר כדורי הצמר גפן היה 7 מ"מ. |
| סרום בקר עוברי | Sigma-Aldrich Co., סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | 172012-500 מ"ל | הוספנו 10% מסרום בקר עוברי לדילול הבדיקה. |
| מלקחיים (מיקרו פינצטה לניסויי מחקר, קצה מעוקל) | Sansho Co., Ltd., טוקיו, יפן | 91-1506 | השתמשנו במלקחיים לדיסקציה. דגם, HSC 551-10; ולכל אורכו, 105 מ"מ. |
| מלקחיים (פינצטה מדויקת) | Sansho Co., Ltd., טוקיו, יפן | 91-2772 | השתמשנו במלקחיים לדיסקציה. דגם, HSC 607-12; מעל לכל אורך, 120 מ"מ; וקוטר הקצה, 0.3 מ"מ. |
| עז נגד עכבר IgA-UNLB | SouthernBiotech, ברמינגהאם, AL, ארה"ב | 1040-01 | ציפינו צלחות חיסון לא סטריליות שקופות עם תחתית שטוחה 96 בארות עם 100 μ L/באר (20 ננוגרם/באר) של סך האימונוגלובולין A. |
| איזופלורן | Viatris Inc., Canonsburg, PA, ארה"ב | השתמשנו באיזופלורן להרדמה. | |
| סט ריאגנטים לתיקון לומינול | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, אוסקה, יפן | 124-06511 | השתמשנו בסט ריאגנטים של תגובת לומינול כדי לזהות המוגלובין בדגימות NLF. |
| Microtube | Watson Co., Ltd., טוקיו, יפן | 131-7155C | השתמשנו במיקרו-צינורות לאיסוף NLF ו-BALF (מיקרו-צינור 1.5 מ"ל עם מכסה נעילה, תחתית עגולה, כובע מגע רך). |
| Milli-Q מים | Merck KGaA, דרמשטדט, גרמניה | Milli-Q Direct 8 | השתמשנו במי MilliQ כדי ליצור תמיסת תיקון לומינול. |
| Mini-Shaker PSU-2T | Biosan Ltd., ריגה, לטביה | PSU-2T | ניערנו צלחות של 96 בארות באמצעות ה-Mini-Shaler PSU-2T. |
| זן עכבר | CLEA Japan, Inc., טוקיו, יפן | NA | השתמשנו בעכברים זכרים בני 4 חודשים C57BL/6 |
| Nunc MicroWell 96-well, Nunclon Delta-מטופל, מיקרופלייט תחתון שטוח | Thermo Fisher Scientific Nunc A/S. Kamstrupvej,Roskilde, דנמרק | 136101 | השתמשנו ב-NuncTM MicroWellTM 96-Well, Nunclon Delta-Careated, Flat-Bottom Microplate לבדיקת הלומינול. |
| מצומד פרוקסידאז AffiniPure F(ab')2 שבר עז אנטי-עכבר IgG, F(ab')2 שבר ספציפי (תגובה צולבת מינימלית לחלבוני סרום אדם, בקר וסוסים) | Jackson ImmunoResearch Laboratories, Inc., West Grove, PA, USA | 115-036-072 | הוספנו 100 μ L של שבר AffiniPure F(ab')2 מצומד פרוקסידאז נגד עכברים IgG, F(ab')2 ספציפי לשבר, כנוגדנים לזיהוי (דילול פי 10,000) לכל באר. |
| תמיסת מלח חוצצת פוספט | Sigma-Aldrich Co., סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | D8537-500ML | השתמשנו בתמיסת מלח פוספט של Dulbecco (שונה ללא סידן כלוריד ומגנזיום כלוריד, נוזלי, מסונן סטרילי, מתאים לאיסוף תאים) לאיסוף NLF ו-BALF. |
| פיפטה | Watson Co., Ltd., טוקיו, יפן | NA | השתמשנו ב-200-μ L פיפטה לשטיפת אף. |
| טיפ פיפטה | ווטסון ושות', בע"מ, טוקיו, יפן | NA | השתמשנו ב-200-μ L קצה פיפטה מולטיפיט לשטיפת אף. |
| פוליאוקסיאתילן (20) סורביטן מונולאורט (Tween 20) | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, אוסקה, יפן | 167-11515 | הוספנו 0.05% מ-Tween 20 למאגר הכביסה ו-0.2% מ-Tween 20 לדילול הבדיקה. |
| עז מטוהרת נגד עכבר IgG (תגובתיות x מינימלית) נוגדן | BioLegend, סן דייגו, קליפורניה, ארה"ב | 405301 | ציפינו צלחות חיסון לא סטריליות שקופות עם תחתית שטוחה 96 בארות עם 100 μ L/באר (10 ננוגרם/באר) מסך האימונוגלובולין G. |
| מספריים קטנים, Sansho כפול מחודד | ושות', בע"מ, טוקיו, יפן | 91-7005 | השתמשנו במספריים לחתך. דגם, S-4A; ולכל אורכו, 115 מ"מ. |
| חומצה גופרתית | Wako תעשיות כימיות טהורות, בע"מ, טוקיו, יפן | 192-04755 | הוספנו 50 μ L של 2 N חומצה גופרתית לכל באר כדי לעצור את התגובה. |
| צנתר תוך ורידי של Surflo | Terumo Corporation, טוקיו, יפן | SR-FS2032 | השתמשנו בצנתר תוך ורידי של סרפלו והזרקנו PBS לקנה הנשימה לשטיפת סימפונות. קטטר, 20 גרם; אורך קטטר, 32 מ"מ; קוטר פנימי של קטטר, 0.80 מ"מ; קוטר חיצוני של קטטר, 1.1 מ"מ; והמחט הפנימית, 22G. |
| מספריים ישרים כירורגיים | Sansho Co., Ltd., טוקיו, יפן | 91-7004 | השתמשנו במספריים לדיסקציה. דגם, S-3B; ולכל אורכו, 120 מ"מ. |
| צלחת כירורגית | Natsume Seisakusho Co., Ltd., טוקיו, יפן | KN-321-B | השתמשנו בלוח שעם לדיסקציה. עומק, 20 ס"מ; רוחב, 15 ס"מ; וגובה 3 ס"מ. |
| קורא מיקרו-פלטות היברידי רב-מצבי Synergy H1 | Agilent Technologies, Inc., סנטה קלרה, קליפורניה, ארה" | ב NA מדדנו את הספיגה של דגימות ב-450 ננומטר, באמצעות קורא המיקרו-פלטות ההיברידי Synergy H1 Hybrid. | |
| תאגיד מזרק | Terumo, טוקיו, יפן | SS-01T | השתמשנו במזרק של 1 מ"ל לאיסוף דם מהלב. |
| חוט | Niccho Kogyo Co., Ltd. טוקיו יפן | NA | קשרנו קטטר עם חוט כדי להבטיח מיקום נכון במהלך ההליך. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.