温虚血/再灌流損傷のラット肺移植モデル:転帰を改善するための最適化
October 28th, 2021
ここでは、転帰の改善に役立つラット肺移植モデルの最適化を提示します。体重に基づくカフのサイズガイド、4番目の 肋間腔を確認するための測定戦略、創傷閉鎖とBAL(気管支肺胞洗浄)液および組織の収集方法を提供します。
このプロトコルは、方法論を改善し、信頼性の高い肺移植を行うのに役立つ4つの重要な領域を特定します。まず、再現可能なカフ技術です。2つ目は、第4の肋間腔を正確かつ再現性よく特定し、創傷を完全に閉鎖し、分析用のサンプルを回収して入手する方法です。
これらの技術は、分子メカニズムに取り組み、治療的介入を開発するための信頼できる肺移植方法の開発に役立ちます。心拍数/酸素飽和度モニタリング機器の電源を入れ、ボードを摂氏42度にウォームアップして、手術装置のセットアップから始めます。また、換気および麻酔器の電源を入れて、イソフルラン蒸発器を予熱します。
麻酔注射器に10ミリリットルの液体イソフルランを満たし、注射器を換気および麻酔器に取り付けます。次に、好みに合わせて高さと焦点を調整した状態で手術用顕微鏡の電源を入れ、電気焼灼装置を起動します。同様に、手術器具を準備してレイアウトします。
表1を参照して、ラットの体重に基づいてカフを作成するために使用する血管カテーテルの正しいゲージサイズを決定します。肺動脈、気管支、肺静脈用のカフを準備した後、適切なサイズの血管カテーテルを手術用顕微鏡下の滅菌面に置きます。次に、11番のリブバック手術用ブレードを使用して血管カテーテルを90度の角度に切断し、カフ本体の上部に幅と高さが1ミリメートルの長さ2ミリメートルのカフ本体を形成します。
手術用のラップを準備した後、ハサミで長さ3〜4センチの正中線の皮膚切開、首の中央を切開し、鉗子を使用して皮下組織と筋肉を慎重に解剖します。気管内挿管の場合は、気管の周りに4-0シルク縫合糸を通します。次に、16ゲージの血管カテーテルを気管に挿入し、縫合糸を気管の周りにダブルノットでしっかりと結び、続いてシングルノットで血管カテーテルを所定の位置に保持します。
血管カテーテルを人工呼吸器に接続して、ラットの麻酔の手術面を1〜2%イソフルランで維持します。はさみを使用して、正中線と横切開を組み合わせた開腹胸術を行います。次に、下大静脈(IVC)を介してインスリン注射器でヘパリン1キログラムあたり1, 000単位を注射し、全身循環に10分待ちます。
肺が換気されている間に、マイクロ解剖スプリングハサミで左右の耳介を切断し、肺動脈を通して18ゲージの血管カテーテルを導入し、チューブと血管カテーテルに接続された28センチメートルの水にぶら下がっている注射器で20ミリリットルの保存液で肺を重力洗い流します。人工呼吸器を気管内チューブから外して、体重に基づいて適切な量の空気で満たされた5ミリリットルのシリンジに接続します。温かい虚血の1時間後、微小解剖スプリングハサミと鉗子で心肺ブロックを切除し、氷上の滅菌ペトリ皿の上に氷冷PBSで湿らせた滅菌ガーゼに置きます。
Vannas-Tubingenスプリングハサミで左肺門部を慎重にトリミングし、左肺静脈、肺動脈、気管支を調達します。蚊止血剤を使用してカフタブをつかみます。次に、肺静脈、肺動脈、または気管支の遠位端を適切なカフ本体に通し、カフの周りの余分な組織をエバートしてから、8-0で固定します。ナイロン縫合糸。
完了したら、Vannas-Tubingenスプリングハサミを使用して、余分な組織とカフ本体の周りのカフをトリミングします。レシピエントラットを準備するには、ラットの胸部に胸骨上ノッチから剣状突起までの線を引きます。この線の中央に、胸骨上ノッチから剣状突起までの測定値の半分を測定する胸部の左側に沿って線を引きます。
気管内挿管キットのLEDライトに接続された光ファイバーケーブルを使用して、16ゲージの血管カテーテルでレシピエントを視覚化して挿管します。肺が引き抜かれたら、ディーフェンバッハブルドッグクランプで保持しながら左肺の周りに滅菌ガーゼを置き、左肺肺門領域にヤサルギルクランプをできるだけ近づけて適用します。ラットの準備ができたら、レシピエントの肺静脈の周りに7-0ナイロン縫合糸を配置して、肺静脈吻合に進みます。
Vannas-Tubingenスプリングハサミを使用してレシピエントの肺静脈を切開し、上部と下部のセグメント静脈をできるだけ遠位方向に切断し、インスリン注射器を使用して1ミリリットルのヘパリン化生理食塩水あたり0.2ミリリットルの1国際単位で血液を洗い流します。氷のように冷たく湿った滅菌ガーゼで包んだドナー肺を胸腔に入れ、ドナーのカフ付き肺静脈をレシピエントの肺静脈に挿入してから、事前に配置された7-0ナイロン縫合糸で吻合を固定します。気管支または気管支の吻合の場合は、レシピエントの気管支の周りに7-0ナイロン縫合糸を配置してから、上部と下部の分節気道をできるだけ遠位に切断してレシピエントの気管支を切開します。
ドナーのカフ付き気管支をレシピエントの気管支に挿入した後、事前に配置された7-0ナイロン縫合糸で吻合を固定します。次に、前述のように肺動脈吻合を行う。移植されたドナー肺の再現と換気を可能にするには、肺門のYasargilクランプを取り外し、続いて6-0ナイロン縫合糸で開胸切開を閉じます。
必要に応じて、天然肺または移植肺からBAL液を採取します。葉の湿潤重量比を肺水腫を測定するために計算した。移植された葉は、ドナーまたはレシピエントの本来の葉と比較して、湿潤重量比と乾燥重量比の有意な増加を示し、肺水腫がないことを示しました。
私たちの意見では、この手順の2つの重要なステップは、1つ、解剖学的ランドマークを正確に使用して4番目の肋間腔を特定すること、および2つ、再現可能なカフ技術を持つためにカフを選択して適切に使用することです。再現性と一貫性の両方を備えたラット肺移植モデルは、虚血の再増殖および移植全般に関する分子調査の基礎となります。
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概要
このプロトコルは、ラットの肺移植モデルで結果を改善するための主要な最適化を特定します。カフリング、第四肋間空間の識別、創閉鎖、およびサンプル収集の技術を重視しています。
主要な研究要素
科学分野
- 神経科学
- 移植生物学
- 実験手術
背景
- 信頼性の高い肺移植は、分子メカニズムの研究に不可欠です。
- 改善された方法論は治療介入を強化できます。
- 正確な解剖学的識別は手術の成功に不可欠です。
- サンプル収集技術はその後分析に重要です。
研究目的
- 信頼性の高い肺移植方法を開発すること。
- より良い結果を得るための外科技術を最適化すること。
- 分子メカニズムと治療法の研究を促進すること。
使用方法
- 再現可能なカフリング技術。
- 第四肋間空間の識別。
- 徹底的な創閉鎖方法。
- 気管支肺胞洗浄液と組織サンプルの収集。
主要な結果
- 肺移植手順の信頼性の向上。
- 改善された解剖学的識別技術。
- 効果的なサンプル回収方法。
- 将来の分子研究と介入の基礎。
結論
- 最適化された技術は、より良い移植結果につながります。
- 方法論の改善はさらなる研究をサポートします。
- 信頼性の高いプロトコルは、治療戦略を進歩させるために不可欠です。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Standardizing rat lung transplantation models addresses a critical need for reproducibility and reliability in preclinical ischemia/reperfusion injury research. Optimized cuff selection and anatomical precision reduce procedural variability, supporting robust mechanistic studies and translational pipeline continuity. These refinements enable more predictive and scalable platforms for evaluating molecular interventions in pulmonary transplantation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables rigorous interrogation of molecular mechanisms underlying ischemia/reperfusion injury.
- Supports functional validation of therapeutic targets in a controlled, reproducible in vivo system.
- Facilitates biological de-risking by minimizing technical confounders in transplantation studies.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized animal model for downstream efficacy and mechanistic screening of candidate interventions.
- Improves assay reproducibility through weight-based cuff selection and anatomical consistency.
- Enables quantitative assessment of pulmonary edema and injury via wet-to-dry weight ratios and BAL fluid analysis.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical models with disease-relevant endpoints for ischemia/reperfusion injury.
- Supports continuity from mechanistic discovery to preclinical validation of therapeutic strategies.
- Reduces biological risk in translational studies by ensuring model consistency and data comparability.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates into the discovery-to-preclinical continuum by providing a reproducible in vivo platform for hypothesis testing, mechanistic de-risking, and quantitative endpoint analysis.
- Discovery Biology: Enables hypothesis-driven studies of injury pathways and therapeutic modulation in transplantation.
- Screening: Delivers standardized, reproducible outputs for evaluating intervention efficacy and safety.
- Analytics: Supports quantitative measurement of pulmonary edema and injury markers for cross-condition comparison.
- Translational Research: Bridges early discovery findings to preclinical validation in a disease-relevant system.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, reusable model for ongoing mechanistic and therapeutic research in pulmonary transplantation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and target validation by reducing procedural variability.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability across research teams.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by enabling robust, comparable data generation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of pulmonary therapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires surgical expertise in rodent transplantation and anatomical landmark identification.
- Needs access to specialized instrumentation, including surgical microscopes and anesthesia/ventilation systems.
- Demands cross-team standardization of cuff selection and procedural steps for reproducibility.
- Adaptation may be needed for different rat strains or body weights based on vessel and lung size.
- Potential limitations include technical learning curve and model-specific procedural constraints.
