במבחנה שיטת שליטה ריכוזי גזים הלוגניים בתרבית תאים אפיתל מכתשי
23 באוקטובר 2018
אנו מתארים פרוטוקול קל שתוכננה במיוחד כדי להגיע ריכוז מבוקר ומדויק של sevoflurane או איזופלוריין במבחנה על מנת לשפר את ההבנה שלנו של המנגנונים המעורבים הפגיעה ריאות אפיתל, כדי לבדוק את הרומן טיפולים עבור תסמונת מצוקה נשימתית חריפה.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלת מפתח בתחום המחקר של פגיעה ריאות ותיקון כגון בדיקת נספח הלוגן כטיפולים חדשניים פוטנציאליים לתסמונת מצוקה נשימתית חריפה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מסתמכת על שיטה פשוטה מאוד לתרבת את התאים ולחשוף אותם לסוכנים הלוגניים על מנת להגיע לריכוזים מדויקים ומבוקרים. כדי לבנות את התא אטום, להשתמש בתיבת פוליפרופילן הרמטי עם קיבולת של 6.5 ליטר.
לקדוח חור בקוטר 2.5 ס"מ בצד התחתון של הקיר הצדדי של התיבה. לאחר מכן הכנס צינור גלי עם סימן ירוק אשר ישמש צינור קלט תערובת אוויר גז. ולאטום אותו עם סיליקון.
לאחר מכן, לקדוח חור שני עם קוטר 2.5 ס"מ בצד העליון של הקיר הצדדי הנגדי. הכנס צינור גלי נוסף עם סימן אדום ולחבר אותו עם מסנן פחם אשר ישמש צינור פלט תערובת אוויר גז. ואז לאטום אותו עם סיליקון.
לאחר מכן לקדוח חור הדוק עם קוטר ארבעה מילימטר במרכז הקיר. הכנס את צינורות עירוי קצר המחובר בסעפת עם מנעול פיתוי זכר מסתובב. חבר אותו למנתח גז ואטם אותו עם סיליקון.
לאחר מכן מניחים מדחום דיגיטלי בתוך התא אטום. תחת מכסה המנוע של מחלץ מעבדה, להתאים אישית מעגל מכונת הרדמה כדי לעבור את צינור גז תחמוצת החנקן על ידי פחמן דו חמצני. הכנס מכשיר אדים מחומם לצינור שבין מכונת ההרדמה לתא אטום כדי לחמם את תערובת זרימת הגז לכ-37 מעלות צלזיוס.
חבר את התא אטום עם צינור גלי מסומן ירוק לתוך מעגל מכונת הרדמה אישית. לאחר מכן, מניחים את התא אטום על צלחת חמה להגדיר 37 מעלות צלזיוס. מניחים צלחת שש באר המכילה תאי אפיתל מים אנושיים לתוך התא אטום ולאטום את המכסה.
לווסת את קצב זרימת הגז כדי להשיג במהירות 5% של CO2. ואז לפתוח את אידוי סוכן הלוגן ולהתאים את האחוז הרצוי. לאחר ערכי היעד מושגים, להפחית את קצב זרימת הגז טרי לליטר אחד לדקה.
התא אטום יכול להישמר עם קצב זרימת גז זה כל עוד יש צורך בניסוי. הקורסים של ריכוזי sevoflurane ו isoflurane במדיום היו דומים לאורך זמן. מיד לאחר שנקבע הריכוז הנדרש של סוכן הלוגני, הריכוזים עלו במהלך השעה הראשונה.
לאחר מכן הושגה מישור שנמשך עד שהממשל של הסוכן הלוגני נעצר. לאחר הפרעה הממשל, הריכוזים ירדו בתוך שעה. המוצגים כאן הם שברים של סוכן הלוגן לאורך זמן בתא אטום נמדד על ידי מנתח הגז.
הליך זה זול יחסית וקל מאוד לאימוץ גם כאשר חוקרים מעולם לא תמרנו תא אטום לפני כן. בעקבות הליך זה, שיטות אחרות כמו כימות חלבון ו- RNA, immunofluorescence, מדידת חרניות חלבון ותחבורה חופשית ניתן לבצע על מנת לענות על שאלות על ההשפעות הספציפיות של סוכני הלוגן במהלך פגיעה ריאות אפיתל ורזולוציה שלה. לאחר התפתחותה, טכניקה זו עשויה לסלול את הדרך למחקר בתחום תסמונת מצוקה נשימתית חריפה כדי להמשיך לחקור את המנגנון המעורב בפגיעה בריאות אפיתל במהלך ARDS ולבדוק טיפולים חדשניים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג פרוטוקול פשוט להשגת ריכוזים מדויקים של sevoflurane או isoflurane in vitro. שיטה זו נועדה לשפר את ההבנה של מנגנוני פגיעה אפיטלליים בריאות ולהעריך טיפולים חדשים עבור תסמונת גלישה נשימתית חריפה (ARDS).
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי העצבים
- רפואת נשימה
- פרמקולוגיה
רקע
- תסמונת גפי נפח חריפה (ARDS) היא מצב קריטי הדורש גישות טיפוליות חדשניות.
- לחומרי הרדמה מחולפנים כגון sevoflurane ו-isoflurane עשוי להיות פוטנציאל בטיפול בפגיעות ריאה.
- הבנת המכניזמים של פגיעת ריאה חיונית לפיתוח טיפולים יעילים.
- מחקר זה מתמקד בשיטה לבקרת החשיפה לחומרים אלו בסביבת מעבדה.
מטרת המחקר
- פיתוח פרוטוקול מהימן לחקר פגיעה וריפוי של הריאה.
- בחינת תוספים הלוגניים כטיפולים פוטנציאליים ל-ARDS.
- שיפור ההבנה של מנגנוני פגיעה אפיתליאלית בריאה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- בניית תא אטום באמצעות קופסת פוליפרופילן הרמטית.
- קידוח חור להכנסת תערובת גזים ואיטום שלו באמצעות סיליקון.
- טכניקות לתרבית תאים לצורך חשיפת תאים לחומרים הלוגנתיים.
- השגה של ריכוזים מבוקרים של sevoflurane או isoflurane.
תוצאות עיקריות
- השיטה מאפשרת בקרה מדויקת על ריכוז החומרים ההלוגנתיים.
- מקל על חקר מנגנוני פגיעה בריאה in vitro.
- מספק פלטפורמה לבדיקת טיפולים חדשניים ל-ARDS.
- מדגים את הפשטות והיעילות של הפרוטוקול.
מסקנות
- הפרוטוקול שפותח מהווה כלי בעל ערך למחקר של פגיעות ריאה.
- הוא פותח אפשרויות לבחינת חלופות טיפוליות חדשות עבור ARDS.
- נדרשים מחקרים נוספים כדי לתקף את הממצאים ולבחון יישומים קליניים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
שיטה זו מאפשרת בקרה מדויקת in vitro של ריכוזי גזים הלוגניים כדי לחקור מנגנונים של פגיעה אפיתליאלית בריאות ב-ARDS. היא מספקת פלטפורמה הניתנת לשחזור להערכת טיפולים חדשניים המכוונים לפגיעה אלבולארית ולדלקת. הגישה תומכת בתיקוף יעדים בשלבים מוקדמים ובצמצום סיכונים מכניסטיים בתהליך גילוי תרופות למערכת הנשימה.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח של ביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות המערבות חומרים להלוגנציה במסלולי פגיעה ריאתית.
- ערך תפעולי: מספק מערכת סטנדרטית לתיקוף תפקודי של תגובות אפיתליאליות לחומרי הרדמה.
- ערך ניבוי: תומך בביטחון הניבוי על ידי אספקת נתוני ריכוז כמותיים ופתורי-זמן במצע תרבית.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מוכנות הבדיקה: הכנת מערכות ביולוגיות עוברות תיקוף לסריקת תרכובות במקביל לחשיפה מבוקרת לגז.
- שחזוריות: הבטחת ריכוזים עקביים של sevoflurane ו-isoflurane במדיום, המאפשרים הערכה מהימנה של התרכובות.
- סקביליות: שימוש בתכנון פשוט של תא אטום שמתאים לפורמטים של פלטות עם מספר בארות ולניסויים חוזרים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: מדגים פגיעה באפיטל של הנאדימים בתנאים פיזיולוגיים הרלוונטיים לפיקתופיזיות של ARDS.
- המשכיות תרגומית: מגשר בין ממצאים in vitro לתיקוף פרה-קליני על ידי הגדרת ספי חשיפה הקשורים להשפעות ביולוגיות.
- קידום מותאם סיכונים: מספק מידע להחלטות go/no-go על ידי ביסוס קשרי ריכוז-השפעה לצורך סריקת בטיחות ויעילות.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל משלב אינטראקציית המטרה ועד לאופטימיזציה של מולקולת העיסוק (lead optimization), במיוחד עבור טיפולים ריאתיים המכוונים למסלולים דלקתיים ופוגעניים.
- ביולוגיה של הגילוי: תומכת בבדיקת השערות לגבי חומרים הלוגנתיים כמודולטורים של מנגנוני פגיעה ושיקום של אפיתל.
- סריקה: מאפשרת סטנדרטיזציה של הבדיקה באמצעות ריכוזי גז יציבים ומדידים בפאזה הנוזלית לאורך זמן.
- אנליטיקה: מייצרת מדידות כמותיות של משתנים תלויים (למשל, ריכוז במצע mg/L) באמצעות ספקטרומטריית מסות של גזים לצורך השוואת תנאים.
- מחקר תרגומי: מקשרת בין דינמיקת החשיפה לתוצאות ביולוגיות, ובכך תומכת ברצף פרה-קליני המותאם לסמנים ביולוגיים.
- שימוש חוזר ארגוני: מציעה פלטפורמה ניתנת לשימוש חוזר ובעלות נמוכה לבדיקות איטרטיביות של חומרי הרדמה או טיפולים מבוססי גז לאורך פרויקטים שונים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית במודלים של פגיעה ריאתית על ידי אספקת תנאי חשיפה לגז שהם מבוקרים וניתנים לשחזור.
- ערך תפעולי: מספק סטנדרטיזציה ויכולת שחזור באמצעות תכנון של תא אטום וניטור גז בזמן אמת.
- ערך אסטרטגי: משפר את יעילות ההון על ידי מתן אפשרות להפחתת סיכונים מוקדמת של חומרים עזר ההלוגנתיים לפני מחקרי in vivo יקרים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים של מועמדים לתרופות ריאתיות באמצעות פרופיל חשיפה-תגובה מוגדר.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בתרביות תאים בממשק אוויר-נוזל (air-liquid interface) ובמערכות לטיפול בגזים.
- נדרשת גישה למעגלי מכונות הרדמה, מנתחי גזים ומספקטרומטריית מסה לצורך תיקוף ריכוזי המצע.
- נדרשת סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי חשיפה, טכניקות איטום ובקרות סביבתיות (37°C, 5% CO2).
- התהליך כולל שיקולי התאמה לסוגי תאים שונים, פורמטים של פלטות וחומרים הלוגניים מעבר ל-sevoflurane ו-isoflurane.
- מגבלות מעשיות כוללות הגבלות של נפח התא וזמן שיווי משקל (~1 hour) להגעה לריכוזי פלטו במצע.
