מודל תפליט פלאורלי בחולדות על ידי החדרה Intratracheal של Polyacrylate/Nanosilica
12 באפריל 2019
כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לבנות מודל תפליט פלאורלי בחולדות על ידי החדרה intratracheal של polyacrylate/nanosilica.
שיטה זו יכולה לספק תובנה על הרעילות של ננו ו ניתן ליישם לחקר רעילות ריאתי. טכניקה זו נגזרה כדי ללמוד את ההשפעות של תשישות pleural הנגרמת על ידי פוליאקרילאט/ ננוסיליקה. לפני תחילת ההטבה, sonicate טרי, 10 מיליליטר, פוליאקרילאט / nanosilica השעיה מלוחים רגילים במשך 20 עד 30 דקות, ואחריו 10 דקות של מערבולת, לפני דילול ההשעיה ל 3.125, 6.25, ו 12.5 מיליגרם לריכוזים מיליליטר.
לאחר מכן, לאשר חוסר תגובה קמצוץ בוהן בחולדה הרדמה, ולתקן את השיניים הקדמיות של החיה ללוח עם חתיכת חוט ניילון. באמצעות מטלפים ומאפשר חזיתי, בעדינות לפתוח את הפה כדי לדמיין את הסקור של glottis, ולהכניס צינור דק לתוך הסופת הדו-צדדית. לאחר מכן, להחדיר 0.5 מיליליטר של חלקיקי polyacrylate / nanosilica דרך הצינור לתוך הריאות, ולמקם את החולדה במצב supine עם ניטור עד החלמה מלאה.
בימים 1, 3, 7 ו-14 לאחר החדלה, השתמשו במכונת גילוח חשמלית כדי להסיר את השיער מהחזה והבטן העליונה של כל חולדה הרדמה, וה מניחים את החולדה על צלחת ההרכבה של מערכת אולטרסאונד עם מתמר מערך ליניארי בתמר השופעת. יש למרוח ג'ל אולטרסאונד על העור החשוף, ולהחיל את מתמר על החלל הבין-צלעי ועל אזור תת-התת-צלעי כדי לזהות את הנוזל הפלורלי. על מנת לזהות את התפלה במדויק, בחר את העמדות בצד שמאל וימין לבצע בדיקת אולטרסאונד.
ביום השביעי, הן התפכח pleural ו effusion pericardial מזוהים ב 6.25 מיליגרם לקילוגרם לכל מיליליטר החדיר קבוצה. ביום השביעי וה-14, סריקות חזה CT של 12.5 מיליגרם לקילוגרם לכל מיליליטר שהוחדרו על ידי בעלי חיים אינם תקינים בזווית הקוסטופרנית האחורית הבוטה, מרמזים על כמות קטנה של תדלוק pleural. מיקרוסקופ אלקטרונים שידור של דגימות תבונה pleural מגלה חלקיקי ננוסיליקה בנפרד באשכולות עם מורפולוגיה עולה בקנה אחד עם זה שנצפה חלקיקים בתוך ההשעיה מוכנה.
הדבר החשוב ביותר הוא לזכור לדמיין את הסקור של glottis ולהכניס צינור דק לתוך הסופת הדו-צדדית. חלקיקים יכול גם להיות החדיר על ידי שאיפה או הזרקה תוך וריד, כמו שתי השיטות בוצעו במחקרים קודמים. טכניקה זו שימושית לחקר התפתחות התפכוח pleural.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג פרוטוקול להקמת מודל של תפליט פלאורלי בחולדות באמצעות פוליאקרילט/ננו-סיליקה על ידי הזרקה תוך-קשית (intratracheal instillation). שיטה זו שואפת לספק תובנות לגבי הרעילות של ננו-חומרים והשפעותיהם על בריאות הריאות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- רעילות
- מחקר ריאתי
- ננו-חומרים
רקע
- מודלים של תפליט פלורלי חיוניים לחקר מחלות ריאה.
- פוליאקרילט/ננו-סיליקה הוא ננו-חומר בעל פוטנציאל לרעילות ריאתית.
- הבנת ההשפעות של חומרים אלו יכולה לסייע בגיבוש תקנות בטיחות.
- מודל זה יכול לסייע בהערכת ההשפעה הביולוגית של ננו-חומרים.
מטרת המחקר
- פיתוח מודל בעלי חיים מהימן עבור תסביך של נזילה פלורלית (Pleural Effusion).
- בחינת הרעילות הריאתית של פוליאקרילט/ננו-סיליקה.
- מתן שיטה למחקרים עתידיים על השפעות של ננו-חומרים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- סוניקציה של תרחיף פוליאקרילט/ננו-סיליקה בתמיסת מלח.
- הכנה של ריכוזים שונים של התרחיף.
- החדרה תוך-קנה (Intratracheal instillation) של התרחיף לחולדות מורדמות.
- ניטור החולדות לאחר ההחדרה עד להחלמתן.
תוצאות עיקריות
- הפרוטוקול השיג השראה מוצלחת של תפליט פלוירלי במודל החולדה.
- התצפיות הצביעו על רעילות פוטנציאלית של הננו-חומרים.
- ניתן להשתמש במודל למחקרים נוספים על השפעות ריאתיות.
- התוצאות תורמות להבנת הבטיחות של ננו-חומרים.
מסקנות
- המודל שפותח יעיל לחקר תפליות פלאורליות.
- התובנות שנרכשו יכולות לסייע בהערכת סיכונים של ננו-חומרים.
- מחקר זה תומך בצורך בהערכות בטיחות של ננו-חומרים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך סיכום
מודל זה של נזילת פלוּרה מאפשר הפחתת סיכונים מכניסטית של רעילות ריאתית המושרית על ידי ננו-חומרים, וזאת באמצעות אספקת מערכת in vivo הניתנת לשחזור להערכת תגובות דלקתיות תלויות-מינון. הוא תומך בתיקוף מטרות בננו-רעילות על ידי קישור חשיפה לננו-חלקיקים להצטברות נוזל פלוּרלי, המהווה נקודת קצה רלוונטית קלינית. המודל מגביר את הביטחון החזוי בשלבי הגילוי המוקדמים על ידי מתן אפשרות להערכה כמותית של התפלגות ביולוגית של ננו-חלקיקים והתקדמות פתולוגית במערכת רלוונטית למחלה.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: בוחן היפותזות טיפוליות בנוגע לדלקת פלאורלית המשרה על ידי ננו-חלקיקים והפעלת מסלולים ביולוגיים.
- ערך תפעולי: מאפשר תיקוף תפקודי של מטרה באמצעות מדדי תגובה למספר מינונים של נזילה פלאורלית בריכוזים של 3.125, 6.25, ו-12.5 mg/kg.
- ערך חיזוי: תומך במיון תיקי פיתוח על ידי זיהוי ננו-חומרים בעלי פוטנציאל משמעותי לרעילות ריאתית במינונים נמוכים.
סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)
- ערך מדעי: הכנת דגימות מאובסס ( pleural effusion) שעברו תיקוף לצורך ניתוח המשכי של התפלגות ביולוגית של ננו-חלקיקים וסממנים דלקתיים.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של שיטות זיהוי מבוססות אולטרסאונד ו-CT לצורך כימות הדיר דגימות של נפח הנוזל לאורך זמן באופן הדיר.
- מוכנות לסריקה: מאפשר הערכה ניתנת להרחבה של ספריות ננו-חלקיקים באמצעות נקודות קצה של דימות לא פולשני.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות תרגומית: משקף תגובות של תסליק פלאורלי אנושי לחשיפה לננו-חלקיקים, ובכך תומך בהסקנה בין-מינית.
- המשכיות פרה-קלינית: מאפשר ניטור אורך מההשראה (יום 3) ועד לרזולוציה (יום 14), מה שמסייע בקבלת החלטות על קידום מבוסס הערכת סיכונים.
- הפחתת סיכונים מנגנונית: מאשר את נוכחות הננו-סיליקה בנוזל הפלאורלי באמצעות TEM, ובכך מקשר בין תכונות החומר לתוצאות ביולוגיות.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline)
המודל משתלב ברצף הגילוי, החל מתיקוף ראשוני של המטרה ועד להערכת בטיחות פרה-קלינית, ומספק נתונים כמותיים על רעילות המכוונים את זיהוי המולקולות המובילות (lead identification) ואת בחירת המועמדים לשלב הפרה-קליני.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבחינת השערות לגבי דלקת פלאורלית המושרית על ידי ננו-חלקיקים ומבהיר קשרי מינון-תגובה.
- סריקה: מספק מערכות ביולוגיות מוכנות לבדיקה עם זיהוי נספקים סטנדרטי באמצעות אולטרסאונד ו-CT בנקודות זמן מוגדרות.
- אנליטיקה: מאפשר מדידות כמותיות של תחילת הצטברות הנוזל, שיאו (ימים 7-10) וסילוקו, ובכך תומך בניתוח השוואתי של מצבים שונים.
- מחקר תרגומי: מקשר בין חשיפה לננו-חלקיקים לבין פתולוגיה פלאורלית עם רלוונטיות ישירה למחקרי ננו-רעילות בבני אדם.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמה לשימוש חוזר לצורך הערכה של ננו-חומרים מגוונים בתוכניות לסריקת רעילות ריאתית.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מספק ביטחון חיזויי בתיקוף המטרה על ידי הפחתת עמימות מכניסטית בתגובות פלאורליות המושרות על ידי ננו-חלקיקים.
- ערך תפעולי: מבטיח סטנדרטיזציה ושחזור באמצעות נפחי הזרקה מוגדרים (0.5 mL) ולוחות זמנים לניטור (ימים 1, 3, 7, 14).
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות go/no-go על ידי זיהוי סימנים מוקדמים לרעילות ריאתית, ובכך מפחית את הסיכון לנשירה בשלבים מאוחרים.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מבוסס סיכונים של ננו-חומרים תוך שימוש בניסוך פלאורלי כסמן ביולוגי תרגומי לפגיעה בריאות.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בהליכים כירורגיים במכרסמים, כולל הזרקה תוך-קנה נשימה (intratracheal instillation) וניהול הרדמה.
- תלוי בגישה לאולטרסאונד, דימות CT ומיקרוסקופיה אלקטרונית חודרת (transmission electron microscopy) לצורך זיהוי נזילה (effusion) ואפיון ננו-חלקיקים.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית בין צוותי פרמקולוגיה in vivo, דימות ובטיחות ננו-חלקיקים לצורך פרשנות עקבית של הנתונים.
- כולל שיקולי התאמה בעת הרחבה לסוגים אחרים של ננו-חלקיקים, בשל הבדלים באגלומרציה ובזמינות ביולוגית.
- מגבלות מעשיות כוללות את הצורך בניתוח בנקודת הזמן הסופית כדי לאשר את קיומה של נזילה ואת נוכחות הננו-חלקיקים, דבר המגביל דגימה לאורך זמן (longitudinal sampling).
