שימוש בעובר עוף ככלי רב עוצמה להערכת לב-קרדיוקסיות התפתחותית
21 במרץ 2021
עוברים עוף, כמודל התפתחותי קלאסי, משמשים במעבדה שלנו להערכת cardiotoxicic התפתחותי בעקבות חשיפה מזהמים סביבתיים שונים. שיטות חשיפה ושיטות הערכה מורפולוגיות/פונקציונליות שנקבעו מתוארות בכתב יד זה.
שלום לכולם. אני צ'יקסיאו ג'יאנג, פרופסור חבר במחלקה טוקסיקולוגיה, בית הספר לבריאות הציבור באוניברסיטת צ'ינגדאו. בשם קבוצת המחקר שלי, אני הולך להציג את הנכסים של שימוש בעובר העוף בפיתוח הערכת רעילות הלב שלנו.
עובר עוף הוא מודל התפתחותי קלאסי בעל יתרונות רבים כמו מניפולציה קלה, נגישות גבוהה, מערכת עצמאית סגורה וכולי. עבודה עם מזהמים סביבתיים מרובים, כגון חומצה טאנית פנולית. פליטת דיזל, במיוחד העניין בצינורות ננו הפחמן.
יש לנו שיטות חשיפה מרובות שהוקמו במעבדה, אבל מסיבה גדולה יותר, ההערכות התפקודיות מבוצעות גם באופן שגרתי. בסרטון הזה, אני אראה לכם את הפרטים, של שיטות החשיפה ושיטות ההערכה התפקודית המורפולוגיות שלכם. תרגישו חופשי ליצור איתנו קשר אם אתם מעוניינים.
תודה. הנה שיטות החשיפה שלנו שאני יכול להציג בפניכם. השיטה הראשונה שאני הולך להציג היא הזרקת תאי אוויר, שבו תוכל להזריק ישירות לתא האוויר.
נקו את פני הביצים עם תמיסה פולי-יודיד. זהו פתרון פולי-יודיד זמין מסחרית, מדולל עם מים deionized, 1/5. ואז, אני מייבש את קליפת הביצה עם נייר טישו, בלי קרצוף.
זה חשוב כי קרצוף ישבור את ציפוי שכבת המגן שלהם בצד החיצוני של הקליפה. ניקה את כל הביצים בחדר החשוך ואת לסמן את תא האוויר עם עיפרון. אל תכלול ביצים עם סדקים על הקליפה.
כמו כן לא לכלול ביצים עם תאי אוויר בצד. אם יש לזה קצה בוטה, אלה מאוד לא סביר לבקוע בדרך כלל. לחטא את אזור תא האוויר, כמו גם את גשושית המתכת, עם 75% אלכוהול.
לנגב אותם יבש, ולאחר מכן לקדוח חור קטן במרכז אזור תא האוויר עם הגשוש. אל תתקע את הגשוש עמוק לתוך תא האוויר. במקום זאת, רק לשבור את הקליפה עם קצה הגשוש.
אם החור עדיין אינו גדול מספיק, לשבור את הקליפה שוב בקרבת החור הקיים, עד שהוא גדול מספיק כדי לאפשר לך החדרת הקצה. הכנס קצה פיפטה לתוך החור עם הקצה נוגע בממברנה הפנימית. לאט, להזריק את התערובת ולהחזיק אותו שם לפחות 10 שניות.
זאת כדי לאפשר את חלוקת השמן המלאה. ואז להסיר את הקצה. עכשיו, לאטום את החור עם מברשת טיפה של פרפין מומס.
היזהר לא לטפטף פרפין מומס על הזיכרון הפנימי. לאחר האטום, מניחים ביצים באינקובטור עד שהן מגיעות לשלב העוברי הרצוי. השני, השיטה שאני הולך להציג היא הזרקת מיקרו.
קודם כל, הביצים צריך להיות ניקה ומטופל כמתואר בסעיף הזרקת אוויר. הליך זה צריך להתבצע במכסה המנוע המעוקר. לחטא את אזור תא האוויר, ומכשירים עם אצטון.
לקדוח חור קטן במרכז אזור תא האוויר עם גשוש המתכת. אין לתקוע את הגשוש עמוק לתוך תא האוויר, או שהזיכרון הפנימי עלול להיפגע. לאחר מכן, השתמש באותו תהליך כדי להגדיל בזהירות את החור עד הקוטר הוא כשני מילימטר.
זה יכול לאפשר את אישור היחס של הזיכרון הפנימי. לאחר מכן לטעון את הפתרון מזרק מיקרו בזהירות להכניס את המחט דרך החור לתוך הממברנה הפנימית עבור כשלושה מילימטרים בסך הכל. בעדינות לוותר על הפתרון ולאחר מכן להסיר את המחט.
שמור את המחט מאונכת ככל האפשר. אטם דק את החור עם חתיכת סרט דבק קטנה. לכסות לחלוטין את החור כדי למנוע התייבשות עובר ומוות במהלך הדגירה הבאה.
השיטה השלישית שאני הולך להציג היא עירוי תא האוויר. שבו אתה להחדיר מזהם גז לתוך תא האוויר. לנקות ולטפל בביצים כמתואר בסעיף הזרקת תא האוויר.
ואז אתה יכול לקרוא ביצים עד היום העוברי 17. לטפל בביצים ביום עוברי 17 כדי לסמן את אזור תא האוויר. ביום העוברי 18, להוציא ביצים מן האינקובטור, לחטא את אזור תא האוויר ואת המכשירים, עם אצטון.
ואז לקדוח בזהירות שני חורים קטנים משני צידי תא האוויר. אחד הוא להזרקת גז או תרסיס. השני הוא להרחבת האוויר שלנו.
שלוט בזהירות בגודל החורים, כך שהצד של חור ההזרקה מספיק רק למחט הצנתר, בעוד שקוטר החור המתרחב צריך להיות קצת יותר גדול. קוטר של כמילימטר אחד. עכשיו זה שקית הדגימה בה אנו משתמשים כדי להחזיק את גז המטרה או תרסיס.
באפשרותך להחליף בכל מכשיר שבו אתה משתמש. יוצקים בעדינות 10 מ"ל של גז או תרסיס למזרק. ואז, חברו בזהירות את המזרק למחט הצנתר שלנו עם המחט הפנימית מרחוק כך שהיא רכה.
הכנס בעדינות מחט קטטר זה לתוך חור העירוי. ברגע שזה שם, להפעיל לחץ על מחט הקטטר. זאת כדי למזער את הדליפה מאתר ההזרקה.
אצבע נוספת ניתן לשים סביב עם חור לגרש עבור אישור העירוי שלך. אם אתה עושה את עירוי בעדינות, זרימת האוויר מחור לגרש צריך להיות מורגש בקלות. זה האוויר המקורי בתא האוויר שגורש.
כאשר העירוי נעשה, לאטום את שני החורים מיד. הקלטות האלה והחזרת הביצים לאינקובטור שלך. אני יכול להציג את תהליך הערכת נקודות הקצה שלנו.
למרדים לחלוטין את בעלי החיים עם פנטוברביטל 33 מ"ג/ק"ג. הזרקת IP נבדק על ידי הפתיחות. ואז מניחים תרנגולות על שולחן המבצעים.
לחטא את אזור הבטן ואת האלקטרודות עם אתנול. לאחר מכן, הכנס שתי אלקטרודות מחט משני צידי הבטן תת ברציפות. ודא כי המחטים לא להיכנס לחלל הבטן על ידי הרמת העור קצת.
ולהכניס את המחט משם. לאחר החדרה, בזהירות לדחוף את המחט קדימה עד שהוא מגיע לצד חלל החזה. ודא כי המחט לא ללכת עמוק לתוך הגוף או לבלוט מן העור.
ואז לבצע את המדידות עם מכשיר אלקטרוקרדיוגרפי. ניתן להשתמש גם בכלי סמינר אחרים המסוגלים לאק"ג. זוהי שיטת הערכת נקודת הקצה השנייה שלנו היא למפות עבור Motrin.
זהו חתך הרוחב של הלב בדרך של HME. זה החדר הנכון שאנחנו הולכים להיות מדידה עם. כדי לעשות זאת, אנו משתמשים בשני שליטים.
סרגל 1, ושליט 2. עכשיו אנחנו פשוט להעתיק סרגל אחד למסך ואנחנו לשנות את גודלו לגודל המתאים ולאחר מכן לסובב את זה. ואנחנו מזיזים אותו כך ששני הקצוות של הקו האופקי נחים על שני קצות 3 קירות החדר הימני.
ועכשיו יש לנו שבעה קווי מדידה שחוקים את שלושת קיר החדר הימני שלנו. עכשיו אנחנו מעתיקים את הסרגל המשני לתמונה גם כן. אנחנו גם לשנות את גודלו קצת לסובב ולהחליף את זה, כך שהוא יהיה ממוקם אותו.
קו אופקי זה הולך במקביל לקיר החיצוני של החדר הימני. והאנוני היה חוצה את הנקודה שבה קווי החומר הלבן של השליט פוגשים את הקיר הפנימי או את החדר הימני. ואז אנחנו עושים נקודות מדידה כך שניתן למדוד את זה מאוחר יותר עם תמונה J.We חוזרים על התהליך הזה 7 פעמים לכל מדגם, כך המדידה הייצוגית שלנו של החדר הימני.
אני אראה לך סיכום של תוצאות הווה. זוהי הזרקת PFOA לתוך הביצה לפני הדגירה, ואתה יכול לראות כי עם הגדלת אלה של הזרקה ריכוז הסרום LPF בסרום גדל ביעילות. לפי ההדגמה, האפקטיביות, של הזרקת המיקרו.
אתה יכול לראות כי A הוא שליטה, ואת B, הוא המקום שבו האנטי וירוס אקספרס בחלבון q פלואורסצנטי גדול כבר מוזרק. אפשר לראות פלואורסצנטיות חזקה. וזו ההדגמה ליעילות עירוי האפיתל.
אתה יכול לראות כי עם עירוי, שינויים סיבים אופטיים דרמטי נצפתה ברקמת שריר הלב. בסדר. ואתם יכולים גם לראות כי מרווחי R-R של התרנגולות הבקיעות 0, 1, ו 2 שבועות. זה גם השתנה באופן משמעותי לאחר עירוי עם פליטת דיזל.
מה שמצביע על כך שאתה לוקח בחשבון את השיטה הזו. כאן, אתה יכול גם לראות כי האפקטיביות של עירוי אפיתל בדוגמה זו. אתה יכול לראות כי החדרים הנכונים של הלב גדל ביעילות לאחר תרסיס חדור פליטת דיזל.
וגם כמובן, הנה אנחנו משתמשים בשיטות ההסטומוורפומטריות. אנחנו רק מראים לך. זה די יעיל. בסדר.
אלה כל השיטות שאציג בפניך. אני מקווה שזה יכול להקל על עבודה של אנשים אחרים עם עובר עוף ככלי מחקר רב עוצמה טוקסיקולוגיה התפתחותית. שיהיה לך יום טוב.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה משתמש בעובר תרנגולת כמודל התפתחותי קלאסי להערכת קרדיוטוקסיות הנגרמת על ידי מזהמים סביבתיים. המאמר מפרט את שיטות החשיפה ואת טכניקות ההערכה המורפולוגיות והתפקודיות המשמשות במחקר.
רכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- טוקסיקולוגיה התפתחותית
- בריאות הסביבה
- הערכת קרדיוטוקסיות
רקע
- עובר תרנגולת נמצא בשימוש נרחב בביולוגיה התפתחותית.
- הם מספקים סביבה מבוקרת לחקר השפעות טוקסיקולוגיות.
- מזהמים סביבתיים יכולים להשפיע משמעותית על התפתחות הלב.
- הבנת ההשפעות הללו חיונית לבריאות הציבור.
מטרת המחקר
- להעריך את ההשפעות הקרדיוטוקסיות של מזהמים סביבתיים שונים.
- לבסס שיטות חשיפה והערכה אמינות.
- לתרום להבנת הטוקסיקולוגיה ההתפתחותית.
שיטות בשימוש
- חשיפת עובר תרנגולת למזהמים סביבתיים.
- הערכת שינויים מורפולוגיים במבני הלב.
- הערכה תפקודית של ביצועי הלב.
- שימוש בפרוטוקולים מבוססים להערכה טוקסיקולוגית.
תוצאות עיקריות
- זיהוי מזהמים ספציפיים המשרה קרדיוטוקסיות.
- הוכחת יעילות שיטות ההערכה.
- תובנות לגבי ההשפעות ההתפתחותיות של חשיפות סביבתיות.
- בססת את עובר התרנגולת כמודל חשוב למחקרים עתידיים.
מסקנות
- עובר תרנגולת יעיל לחקר השפעות קרדיוטוקסיות.
- מזהמים סביבתיים מהווים סיכונים להתפתחות הלב.
- יש צורך במחקר נוסף כדי לחקור את ההשפעות לטווח הארוך.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
The chicken embryo model provides a physiologically relevant, accessible system for early-stage assessment of developmental cardiotoxicities, enabling mechanistic de-risking of environmental contaminants before mammalian studies. Its well-defined cardiac development timeline and structural similarity to mammalian hearts support predictive confidence in target validation and pathway interrogation. This approach aids in prioritizing compounds for further investigation and reducing late-stage attrition in safety profiling.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to cardiac developmental pathways and functional target validation.
- Operational Value: Supports biological de-risking by assessing cardiotoxic effects of pollutants such as PFAS, particulate matter, diesel exhaust, and nanomaterials.
- Predictive Value: Facilitates portfolio triage through quantitative endpoints including electrocardiography, histomorphometry, and molecular biomarkers.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes standardized exposure methods (air-cell injection, microinjection, air-cell inhalation) for reproducible compound screening.
- Quantitative Outputs: Generates functional (ECG-derived R-R intervals) and morphometric (ventricular wall measurements) data for hit-to-lead decision-making.
- Scalability: Enables timed exposure from embryonic day 0 to pre-hatch, supporting dose-response and window-of-susceptibility studies.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Leverages conserved four-chambered heart development to bridge findings to mammalian models.
- Mechanistic De-risking: Uses immunohistochemistry, qRT-PCR, and Western blotting to assess molecular pathways altered by contaminant exposure.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions based on structural and functional cardiac endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by providing a vertebrate model for mechanistic insight prior to rodent studies, enhancing predictive value in lead identification.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on cardiac developmental toxicity pathways through controlled pollutant exposure.
- Screening: Delivers assay-ready systems with functional and structural readouts for compound evaluation.
- Analytics: Enables quantitative comparison of cardiac function (ECG) and morphology (histomorphometry) across treatment groups.
- Translational Research: Connects developmental findings to preclinical validation via conserved cardiogenic mechanisms.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for assessing diverse environmental contaminants in developmental safety profiling.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in developmental cardiotoxicity.
- Operational Value: Promotes standardization and reproducibility through defined exposure windows and validated assessment endpoints.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early de-risking of compounds with cardiac liability.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization through translatable developmental toxicity data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in embryological handling, microinjection techniques, and cardiac electrophysiology.
- Dependent on incubation infrastructure and sterile procedure execution for exposure and assessment.
- Necessitates cross-team alignment on exposure timing, dosing, and endpoint selection for reproducible outcomes.
- Involves adaptation considerations due to species-specific antibody availability for immunohistochemical assays.
- Limited by the absence of placental transfer modeling, which may affect extrapolation to certain maternal exposure scenarios.
