כאן אנו מציגים פרוטוקול למידול פיברוזיס ריאתי בעכברים באמצעות בלומיצין אירוסולי המועבר דרך קנה הנשימה. שיטה אופטימלית זו מאפשרת מסירה אחידה, כמותית ומדויקת ללא חתך כירורגי, ומשפרת את השחזור והאמינות של פיברוזיס הנגרמת על ידי בלומיצין.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן אנו מציגים פרוטוקול למידול פיברוזיס ריאתי בעכברים באמצעות בלומיצין אירוסולי המועבר דרך קנה הנשימה. שיטה אופטימלית זו מאפשרת מסירה אחידה, כמותית ומדויקת ללא חתך כירורגי, ומשפרת את השחזור והאמינות של פיברוזיס הנגרמת על ידי בלומיצין.
פיברוזיס ריאתי מאופיינת בהצטברות הדרגתית של רקמת צלקת פיברוטית בתוך הפרנכימה של הריאה, מה שמוביל לפגיעה חמורה בהחלפת הגזים. הוא עומד בבסיס ספקטרום של מחלות ריאה בין-תקופתיות כרוניות, במיוחד פיברוזיס ריאתי אידיופתי, מצב הקשור לתחזית ירודה במיוחד. בהינתן היעדר טיפולים יעילים, מודלים חזקים של עכברים הם קריטיים להבהרת מנגנונים פתולוגיים בסיסיים ולהערכת התערבויות אנטיפיברוטיות חדשניות. פיברוזיס ריאתי המושרה על ידי בלומיצין נותר המודל הניסיוני הנפוץ ביותר. דרכי מתן נפוצות בעכברים כוללות הזרקות תוך-ורידיות ותוך-פריטוניאליות, הזרקה פולשנית של קנה הנשימה הפתוח, וטפטוף לא פולשני של קנה הנשימה. עם זאת, שיטות ניתוח פולשניות גורמות לעיתים לפגיעת רקמות משניות, שעלולות לפגוע ביכולת השחזור והיציבות של המודלים. לעומת זאת, טפטוף לא פולשני של קנה הנשימה בדרך כלל גורם להתפלגות בליומיצין לא אחידה בין אונות הריאות ומעלה סיכון לחנק, מה שמפחית את השחזוריות ומגביר את האתגרים הטכניים. כדי להתמודד עם מגבלות אלו, פותחה שיטת מתן תוך-קנה מעודנת מבוססת אירוסולים, שהיא פשוטה יותר מבחינה תפעולית, זעיר-פולשנית, ניתנת לשחזור גבוהה ואתית עליונה על ידי הפחתת מצוקה משמעותית של בעלי חיים. באמצעות לרינגוסקופ של בעלי חיים קטנים כדי להמחיש ישירות את רימה גלוטידיס, מוכנס מחט אירוסולית מיוחדת לקנה הנשימה, צרה משמעותית מקוטר קנה הנשימה של העכבר. תמיסת בלומיצין מועברת בלחץ מבוקר מדויק, ויוצרת אירוסול דק. דבר זה מבטיח פיזור אחיד ויעיל של החומר לאורך פרנכימת הריאה. יתרה מזאת, ניתן לכוון באופן סלקטיבי לריאה השמאלית או הימנית על ידי הכוונת המחט אל הברונכוס המתאים. הקשר בין מינון לתגובה במודל האופטימלי הזה מאופיין באופן נרחב במעקב שיטתי אחר שינויים בתפקוד הריאות, בהופעות היסטופתולוגיות ובתכולת הידרוקסיפרולין בריאות. פרוטוקול ניסויי משופר זה צפוי להקל על תקנון מעבדתי, ולבסוף להאיץ את פיתוח ואימות קדם-קליני של טיפולים אנטיפיברוטיים חדשניים.
פיברוזיס ריאתי (PF) היא קבוצת מחלות קטלניות המאופיינות בנזק פרנכימלי מתקדם לריאות ותיקון לא תקין, כאשר פיברוזיס ריאתי אידיופתי (IPF) מהווה 30%-40%, כאשר גיל האבחון החציוני של המטופלים הוא 65, ויותר מ-80% מהם בני 60 מעל גיל60, 1. 2. ככל שההזדקנות העולמית מתעצמת, שכיחות ה-IPF עולה משנה לשנה, עם שכיחות IPF עולמית של 3-9 מתוך 100,000 בשנה, ולפי מחקר בארצות הברית בקרב אנשים מעל גיל 65, השכיחות באוכלוסייה זו זינקה ל-93.7 ל-100,000 בשנה 3.4.
המודל הראשון שפותח היסטורית לפיברוזיס ריאתי היה מודל המושרה על ידי בלומיצין, המשמש לעיתים קרובות באקדמיה, עם האפיון הטוב ביותר והמודל החי הנפוץ ביותר כיום5, המשקף תכונות רבות של IPF ו-ILDs פיברוטיים אחרים, כולל דלקת ריאות, פגיעה אפיתלית, התרבות פיברובלסטים והפקדת מטריצה חוץ-תאיתמופרזת 6. בנוסף, ניתן למודל פיברוזיס ריאתי חריפה וכרונית בהתאם למינון ולתדירות מתן הבלומיצין. דווח כי הריאות נכנסות לשלב דלקתי חריף בתוך 5-7 ימים לאחר החשיפה לבלומיצין, ואחריו שלב פיברוטי שמתחילה סביב היום השביעי. עד היום ה-21, בדרך כלל נצפית שיפוץ פיברוטי בולט, המאפשר למודל לסכם הן את התגובה הדלקתית המוקדמת והן את הפתולוגיה הפיברוטית בשלב המאוחר באופן מוגדר זמנית7 (איור 1A). דבר זה מאפשר חקר כל תהליך המחלה מהפגיעה הראשונית ועד לשלב הפיברוטי, דבר שהוא חשוב מאוד לפיתוח תרופות ולמחקר מנגנונים בכל שלבי 8,9.
מסלולי המידול של בלומיצין מגוונים ויכולים להימסר באופן מקומי או מערכתית, כולל דרכי אנדוטרכיה, אף, תוך-ורידי ותוך-פריטוניאלי. הנפוץ ביותר הוא הזרקת אנדוטרכיאל. החיסרון הוא שהוא יוצר חתכים בעכברים, המשפיעים על שיעור ההישרדות של העכברים המדומים. בהמשך בוצעו שיפורים כדי לאפשר שימוש במחט שקועה לאינטובציה של קנה הנשימה והזרקת טפטוף בעכברים11. עם זאת, התרופה הנדחפת על ידי המזרק יכולה להתחלק רק בריאות כבלוק, מה שעלול לגרום לחלוקה לא אחידה של בלומיצין בכל אונה ריאה, ולגרום לצפיפות מקומית ולהשפיע על יציבות מודל העכבר. בנוסף, מחסניות נבולייזר תאיות שימשו להעברת בלומיצין, אך כמות האירוסול של בליומיצין שנשאפה בכל עכבר אינה ניתנת לכימות מדויק, וזמן ההשראה היחיד הואארוך 12. לכן, פותחה שיטת אספקת בלומיצין תוך-קנה המבוססת על אירוסולים מזוקקים עבור מודלים פולשניים ופחות פולשניים של עכברים של פיברוזיס ריאתי. בליומיצין עובר אירוסול, מה שמאפשר פיזור והשקעה אחידים בריאות, ובכך משחזר טוב יותר את הפתולוגיה של מחלות הריאה. מקווים כי הופעת שיטה זו תזרז את המחקר על תרופות שיכולות לרפא לחלוטין פיברוזיס ריאתי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים בבעלי חיים בוצעו לפי הנחיות מוסדיות שאושרו על ידי ועדת הטיפול והשימוש בבעלי חיים המוסדית (IACUC). אמצעי רווחת בעלי חיים נכונים יושמו לאורך כל הניסוי. עכברים זכרים מסוג C57BL/6 בגילאי 6-8 שבועות, במשקל של כ-25 גרם, נבחרו לניסוי. טבלת החומרים מפרטת את כל בעלי החיים, התגובות והציוד ששימשו במחקר זה ואת מקורותיהם המסחריים.
1. ברירה והסתגלות של בעלי חיים
2. הכנת תמיסת בלומיצין
אזהרה: בלומיצין הוא חומר אנטי-גידולי ציטוטוקסי (cytotoxice). בצע את כל השלבים בארון בטיחות ביולוגית מוסמך תוך כדי לבישת ציוד מגן מתאים.
3. אספקת בלומיצין תוך-קנה הבית מבוססת אירוסול
4. החלמה לאחר הפרוצדורה
5. מדידת תפקוד ריאה סופי ואיסוף רקמות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקר זה הצענו שיטת מתן תוך-סימפונית מבוססת אירוסול לגרימת פיברוזיס ריאתי בעכברים באמצעות בליומיצין. בניסויים ראשוניים, צבע ירוק הועבר לאירוסול וניתן לריאות של עכברים שונים. הצבע הראה דפוס פיזור מנוקד בכל הריאות, מה שמעיד כי מתן תוך-סימפונות מבוסס אירוסול אפשר פיזור אחיד של הסוכן בכל אונות הריאה (איור 1F). העברת הדיו הירוקה המוצגת באיור 1F בוצעה באותו הליך כמו זה שנעשה במתן בליומיצין לאחר מכן.
בניסוי ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה הציע מודל נבבוליזציה לא פולשני אופטימלי של פיברוזיס ריאתי המושרה על ידי בלומיצין בעכברים. לרינגוסקופ של בעלי חיים קטנים שימש לאיתור הגלוטיס, ומחט נבוליזציה זעירה הוכנסה לדרכי הנשימה של העכבר. הלחץ הופעל ידנית כדי להחדיר את התרופה לריאות, ובכך להפחית את אי הנוחות והחנק הקשורים למחט ההחזקה ששימשה בהזרקה לא פולשנית13,14. בנוסף, אירוסולים אלו יכולים להתפזר באופן אחיד בתבנית מנוקדת בכל אונה ריאה של העכבר. מודל זה מאזן בין עקרו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי עניינים.
מחקר זה מומן על ידי פרויקט התמיכה המיוחד לרפורמה בחינוך וההוראה של המכללה המרכזית של הפקולטה הרפואית של פקינג לשנת 2024 (כותרת הפרויקט: OSF-מערכת הנשימה; פרויקט מס' 2024bkjg036), קרן החדשנות של האקדמיה הסינית למדעי הרפואה (2021-I2M-1-014), והקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (81570077). הספונסרים לא היו מעורבים בעיצוב המחקר, איסוף וניתוח הנתונים, החלטת הפרסום או הכנת כתב היד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.22 & mu; מסנן מזרק פוליאתרסולפון m | ציטוסקי | CSTPE3320 | |
| מזרק חד-פעמי בנפח 1 מ"ל | BD | 300481 | |
| צינור מיקרוצנטריפוגה 1.5 מ"ל | סרוויסביו | EP-150-M | |
| צינור ליזיס מחוזק 2.0 מ"ל | סרוויסביו | HT-200-M | |
| 4 & דרגה מקרר מעבדה C | מיילינג | BCD-402WPCX | |
| צינור צנטריפוגה קונית בקוטר 50 מ"ל | סרוויסביו | EP-5001-J | |
| -80 ו-deg; מקפיא בטמפרטורה אולטרה-נמוכה C | הייר ביומדיקל | DW-86L828J | |
| אתנול מוחלט | חברת סינופארם חומר כימי בע"מ | 100092683 | |
| תמיסת גזירה חומצית | סרוויסביו | G1039 | |
| מיקרוספרייס אירוסול לאינטובציה של בעלי חיים קטנים | שנגחאי יויאן אינסטרומנטס בע"מ | יאן-30012 | |
| סט כלי כירורגי בסיסי | שנגחאי יויאן אינסטרומנטס בע"מ | YAN-21A3 | |
| תמיסת הידרוכלוריד בליומיצין | חברת התרופות חנהווי בע"מ | H20055883 | |
| תגובת בלוינג | סרוויסביו | G1040 | |
| מכונת הנשמה מבוקרת ממוחשבת למכונאי ריאות של בעלי חיים קטנים | EMKA Biotech Beijing בע"מ | FX-2 | |
| סרט בידוד חשמלי | 3M | 1500 | |
| תמיסת צביעת Eosin Y | ג'והאי באסו ביוטכנולוגיה בע"מ | BA4022 | |
| דיו סימון ירוק | פיילוט | צ'יקו-רין | |
| תמיסת צביעת המטוקסילין | סרוויסביו | G1004 | |
| ערכת בדיקת כימות הידרוקסיפרולין | אבקאם | AB222941 | |
| מכסה זרימה למינרי | HDL | DL-CJ-1N | |
| לרינגוסקופ לפרוצדורות לבעלי חיים קטנים | שנזן Bilead Biology Technology Co., LTD | DXSHJ0 | |
| מיקרוסקופ אור | ניקון | E100 | |
| תמיסת הסרת שעווה בעלות רעילות נמוכה | סרוויסביו | G1128 | |
| ערכת הצביעה בטריכרום של מסון | ג'והאי באסו ביוטכנולוגיה בע"מ | BA4079B | |
| קורא מיקרופלט עם זיהוי ספיגה | אג'ילנט | סינרגיה H1 | |
| פורמלין עם מאגר נייטרלי | סרוויסביו | G1101-3ML | |
| מדיום התקנה נייטרלי | חברת סינופארם חומר כימי בע"מ | 10004160 | |
| נוגדן אנטי-COL1A1 מונוקלונלי רקומביננטי | חואביו | HA722517 | |
| צנטריפוגה מקוררת | אפנדורף | 5424R | |
| מים ללא RNase | גנרלביול | TYJC002 | |
| פלטפורמת אינטובציה של קנה הנשימה של בעלי חיים קטנים | שנגחאי יויאן אינסטרומנטס בע"מ | CG-02M | |
| תמיסת נתרן כלוריד 0.9% סטרילית | סין אוצוקה פארמה בע"מ | H12020024 | |
| הומוגניזר רקמות | סרוויסביו | KZ-III | |
| קסילן | חברת סינופארם חומר כימי בע"מ | 10023418 | |
| חרוזי טחינת זירקוניה | סרוויסביו | G0203 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה