Le malattie che derivano fondamentalmente da eziologie tromboemboliche rappresentano una delle principali fonti di morbilità e mortalità nella società odierna. Le manifestazioni della patogenesi trombo-embolica includono, ma non sono limitate a, infarti del miocardio, ictus ischemici, trombosi venose profonde ed emboli polmonari1. Un'enorme quantità di ricerca in corso, che abbraccia più discipline, ruota attorno allo sviluppo di metodi sicuri ed efficaci per affrontare la trombosi patogena. Le variazioni nelle manifestazioni arteriose e venose della trombosi e le diverse sedi anatomiche hanno portato allo sviluppo di diversi approcci terapeutici. Tuttavia, il trattamento acuto si basa generalmente sull'uso della trombolisi farmacologica tramite attivatori del plasminogeno con il potenziale di trombectomia meccanica in determinate circostanze cliniche2.
Lo sviluppo di nuove strategie di trattamento farmacologico si basa fondamentalmente sia su modelli animali in vivo che su modelli di digestione in vitro per i test preclinici 3,4. I modelli in vivo beneficiano naturalmente della loro capacità di catturare la complessa interazione di vari parametri fisiologici sull'efficacia del trattamento, che includono l'eliminazione degli agenti farmaceutici e le interazioni cellulari con i farmaci. Tuttavia, questa stessa complessità rende spesso tali modelli piuttosto costosi e introduce ulteriori problemi quando si tenta di isolare le farmacodinamiche/cinetiche sottostanti negli animali che differiscono significativamente dalla fisiologia umana. Lo sviluppo di modelli in vitro ha contribuito facilitando un ambiente di test distillato in cui lo sviluppo e lo screening dei farmaci possono essere eseguiti, ma spesso manca della fedeltà necessaria per ricapitolare lo stato della malattia oggetto di studio.
I protocolli in vitro comunemente presenti per testare nuovi trombolitici si basano sull'utilizzo di coaguli formati e lisati in condizioni statiche, in cui la massa residua del coagulo funge da endpoint primario 5,6. Sfortunatamente, tali tecniche non tengono conto degli aspetti meccanici della lisi del coagulo, come il flusso turbolento e le cadute di pressione trans-trombo che possono alterare significativamente la farmacodinamica dei farmaci in esame. Inoltre, i coaguli formati in condizioni statiche contengono una microarchitettura che differisce dai coaguli fisiologici. È stato dimostrato che la presenza di taglio durante la formazione del coagulo influisce in modo riproducibile sulle caratteristiche del coagulo risultanti, come l'attivazione piastrinica e la reticolazione della fibrina. I coaguli prodotti sotto flusso di taglio mostrano una complessa eterogeneità dalla punta alla coda che è assente nei coaguli formati staticamente 7,8. Tali deviazioni dall'architettura fisiologica del coagulo possono influire su un'importante caratterizzazione dello sviluppo di farmaci che include la penetrazione del farmaco all'interno di un trombo e la successiva efficienza della lisi9.
Per affrontare alcune di queste limitazioni associate all'uso di modelli statici di coagulazione/lisi del coagulo, l'adozione del ciclo di Chandler sia per la formazione del coagulo che per la lisi del coagulo in presenza di taglio ha visto una rinascita10. Sebbene tali sistemi consentano una migliore rappresentazione della dinamica del flusso e generino coaguli con un'architettura fisiologicamente più rilevante rispetto ai saggi relativamente statici, le loro condizioni di flusso semplificate rappresentano ancora una deviazione dalle condizioni fisiologiche. Infine, sono stati intrapresi anche approcci microfluidici grazie alla loro facilità di imaging e ai modelli di flusso uniformi; tuttavia, rimangono una significativa rimozione dalle condizioni fisiologiche attese all'interno dei vasi più grandi principalmente colpiti nella maggior parte dei disturbi tromboembolici clinicamente rilevanti11,12.
Tenendo presente la discussione di cui sopra, abbiamo sviluppato un modello di trombolisi in vitro ad alta fedeltà per lo screening preclinico dei farmaci trombolitici. Il modello mira ad affrontare alcune delle attuali insidie descritte sopra nell'ambito dello screening di nuove terapie trombolitiche ed è stato convalidato per la riproducibilità e la sensibilità a concentrazioni variabili dell'attivatore tissutale del plasminogeno (tPA). Il sistema qui descritto offre flussi di taglio fisiologici utilizzando una pompa peristaltica, uno smorzatore di pressione, un serbatoio riscaldato, due sensori di pressione, un fluorimetro in linea e un analogo del coagulo formato da taglio ad anello Chandler etichettato in fluorescenza per facilitare il monitoraggio in tempo reale della fibrinolisi13. Nel complesso, l'intero sistema è chiamato Real-Time Fluorometric Flowing Fibrinolilysis Assay (RT-FluFF Assay)14 e questo manoscritto discuterà le complessità dell'impostazione e dell'esecuzione di test di successo in questo modello di trombolisi in vitro ad alta fedeltà.