מיקרוסקופ תוך-ויטלי דו-פוטוני של ריאת העכבר המושתל
19 באפריל 2024
כאן, אנו מציגים פרוטוקול להדמיה תוך-חיונית של הריאה השמאלית של העכבר המושתל באמצעות מיקרוסקופ של שני פוטונים. זה מהווה כלי רב ערך לחקר דינמיקה תאית ואינטראקציות בזמן אמת לאחר השתלת ריאות מורין.
מטרת המחקר שלנו היא להבין את המנגנונים החיסוניים העומדים בבסיס פגיעה באיסכמיה רפרפוזיה ואת התגובות הדלקתיות והסובלרוגניות לאחר השתלת ריאות. אנו רוצים לחקור את האינטראקציות הדינמיות בין תאי התורם והמקבל. כיום אנו עושים שימוש במספר טכניקות כירורגיות והדמיות בחקר אימונולוגיה של השתלות ריאה בעכבר.
אלה כוללים השתלת ריאה שמאלית אורתוטופית והשתלה מחדש, הידוק הילארי ריאתי שמאלי, טומוגרפיה לא פולשנית של פליטת פוזיטרונים, והדמיה תוך חיונית של שני פוטונים. המחקר שלנו חושף תגובות חיסוניות ייחודיות בריאות מושתלות. באמצעות טכניקות הדמיה מתקדמות, גילינו כי מונוציטים מושתלים מקדמים חדירת נויטרופילים בשתלי ריאות באמצעות IL-1 beta.
מצאנו גם כי תאי T רגולטוריים של FOXP3 מתקבצים בתוך אלושתלים אלה ומגנים מפני דחייה בתיווך נוגדנים. הטכניקה שלנו קלה להתקנה, עם חומרים שניתן למצוא בקלות במעבדת מיקרוסקופיה, כגון דבק רקמות וכוסות כיסוי. בנוסף, הוא מספק שדה ראייה גדול יותר בהשוואה לטכניקות אחרות.
המעבדה שלנו מעוניינת להבין מנגנונים המשרים ושומרים על סבילות לאלוגרפט ריאתי. הדמיה תוך-חיונית תאפשר לנו לדמיין אינטראקציות בין תאי מערכת החיסון במהלך דחייה וסבילות.
סקירה כללית
מחקר זה מציג פרוטוקול לדימות intravital של ריאה שמאלית מושתלה בעכבר באמצעות מיקרוסקופיה דו-פוטונית. מטרתו היא להבהיר את המנגנונים החיסוניים המעורבים בפגיעה של איסכמיה-פרפוזיה ואת התגובות בעקבות השתלת ריאה.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- מדעי המוח
- אימונולוגיה
- ביולוגיה של השתלות
רקע
- הבנת המנגנונים החיסוניים בהשתלת ריאות היא קריטית.
- פגיעה מאיסכמיה וreperfusion (reperfusion injury) משפיעה על תוצאות השתלות.
- אינטראקציות דינמיות בין תאי תורמים לתאי מקבל הן משמעותיות.
- טכניקות דימות מתקדמות יכולות לחשוף תגובות חיסוניות ייחודיות.
מטרת המחקר
- לבחון את התגובות החיסוניות בריאות מושתלות.
- ללמוד את האינטראקציות בין תאי התורם לתאי הרסיפיינט.
- להשתמש בטכניקות דימות מתקדמות לצורך ניתוח בזמן אמת.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- השתלה והשתלה חוזרת אורטוטופית של הריאה השמאלית.
- קליבציה (Clamping) של הילום הריאתי השמאלי.
- טומוגרפיה פוזיטרונית (PET) לא פולשנית.
- דימות אינטרה-ויטלי דו-פוטוני.
תוצאות עיקריות
- מונוציטים של המקבל מעודדים חדירה של נויטרופילים לשטלי ריאה אלוגנאיים.
- IL-1 beta ממלא תפקיד מרכזי בתגובה החיסונית.
- תגובות חיסוניות ייחודיות נצפו בריאות מושתלות.
- טכניקות דימות מתקדמות סיפקו תובנות לגבי הדינמיקה התאית.
מסקנות
- המחקר מעמיק את ההבנה של האימונולוגיה של השתלת ריאות.
- דימוי בזמן אמת הוא כלי בעל ערך לחקר אינטראקציות תאיות.
- מחקר נוסף עשוי לשפר את תוצאות ההשתלה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למקבלי החלטות
מיקרוסקופיה דו-פוטונית אינטרה-ויטלית (Intravital) של ריאות עכברים מושתלות מאפשרת ויזואליזציה בזמן אמת של דינמיקת תאי מערכת החיסון, שהיא קריטית להבנת דחיית השתלה וסבילות (tolerance). יכולת זו נותנת מענה לאתגר מרכזי בשלב הגילוי על ידי אספקת תובנה מכניסטית לגבי אינטראקציות בין תאי התורם למקבל ונתיבים דלקתיים. גישה זו תומכת בביטחון ניבוי במודלים פרה-קליניים, ומסייעת בקבלת החלטות מותאמות סיכון עבור אסטרטגיות של ויסות חיסוני (immunomodulatory) בתיקי מחקר של השתלות.
יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר תצפית ישירה על תנועת תאי מערכת החיסון והאינטראקציה ביניהם בתוך רקמה מושתלת.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי הבהרת המסלולים המעורבים בדחיית השתל ובסובלנות חיסונית.
- מסייע בתיקוף פונקציונלי של מטרות חיסוניות כגון מונוציטים, נויטרופילים ותאי T רגולטוריים.
- מספק ראיות דינמיות לתיעדוף או להסרת תיעדוף של מטרות למודולציה חיסונית.
סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)
- מקימה מערכות דימוי in vivo מתוקפות להערכה כמותית של תגובות חיסוניות.
- תומכת במדידה הדירה של חדירת תאים והיווצרות מקבצי תאים (clustering) בתגובה להתערבויות.
- מאפשרת סטנדרטיזציה של פרוטוקולי דימוי לצורך השוואה בין מחקרים.
- מכינה פלטפורמות חסונות להערכת תרופות מועמדות המטרגות מסלולים חיסוניים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאים מודלים פרה-קליניים למנגנונים חיסוניים רלוונטיים למחלה שנצפו בהשתלות.
- מאפשר מעקב לונגיטודי של התנהגות תאי מערכת החיסון לאחר השתלה, ובכך תומך בגילוי של ביומרקרים טרנסלציונליים.
- מספק רצף מגילוי מנגנוני ועד לתיקוף פרה-קליני של אימונותרפיות.
- מנחה קידום של מועמדים מותאם-סיכון, בהתבסס על ראיות למודולציה חיסונית in vivo.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
טכניקת דימות זו משלבת שלבים החל מהגילוי המוקדם ועד לתיקוף פרה-קליני, ומגשרת בין מחקרים מכניסטיים למחקרe תרגומיים באימונולוגיה של השתלות.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת השערות לגבי תפקידי תאי מערכת החיסון בדחיית שתלים ובסבילות.
- סריקה: מספק פלטי דימוי כמותיים וניתנים לשחזור של חדירה והתקבצות של תאי מערכת החיסון.
- אנליטיקה: מספק נתונים בעלי תוכן גבוה ורזולוציה זמנית לצורך ניתוח השוואתי של תגובות חיסוניות.
- מחקר טרנסלציונלי: מתאים ממצאים פרה-קליניים למנגנונים חיסוניים קליניים הרלוונטיים לתוצאות השתלה.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמת דימוי הניתנת לשימוש חוזר וניתנת להתאמה למודלים אחרים של מחלות ריאה ומחלות ממקור חיסוני.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בתיקוף מטרות חיסוניות ובצמצום סיכונים מנגנוניים.
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה, השחזוריות והיכולת להרחבה (scalability) של תהליכי עבודה בדימות in vivo.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך או הפסקת פיתוח (go/no-go) ומפחית סיכונים ביולוגיים בשלבים מאוחרים בפורטפוליים של אימונולוגיה.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף מותאם סיכונים של אסטרטגיות אימונו-מודולטוריות להשתלות ואינדיקציות קשורות.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בניתוחים בבעלי חיים קטנים ובטכניקות מיקרוסקופיה מתקדמות.
- מצריך גישה למיקרוסקופים דו-פוטוניים, לקווי עכברים טרנסגניים ולתוכנות לניתוח הדמיות.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי ההדמיה ושל פרשנות הנתונים.
- ניתן להתאמה למערכות איברים אחרות ולמודלים של מחלות באמצעות התאמות טכניות מתאימות.
- עומק ההדמיה ושדה הראייה מוגבלים על ידי תכונות הרקמה והמכשור.
