Ex vivo lungs는 in vivo 실험의 교란 변수를 배제하면서 생리학적 데이터를 수집하기 위한 다양한 실험에 유용합니다. 상용 설정은 비용이 많이 들고 수집할 수 있는 데이터 유형이 제한되는 경우가 많습니다. 다양한 연구 설계에 적용할 수 있는 완전 모듈식 설정을 구축하는 방법을 설명합니다.
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방법 논문
Rat Ex Vivo Lung Perfusion Model의 설계 및 구현
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
Ex vivo lung preparations는 다양한 연구 분야로 전환될 수 있는 유용한 모델로, 해당 in vivo 및 in vitro 모델을 보완합니다. 고립된 폐를 사용하고자 하는 실험실은 저렴하고 신뢰할 수 있으며 관심 주제에 맞게 쉽게 조정할 수 있는 설정을 확립하기 위해 중요한 단계와 내재된 문제를 인식해야 합니다. 이 논문은 심박출량의 변화와 무관하게 폐혈관 긴장도에 대한 약물 및 가스 효과를 연구하기 위한 생체 외 쥐 폐 환기 및 관류를 위한 DIY(do it yourself) 모델을 설명합니다. 이 모델을 만드는 것에는 a) 장치의 설계 및 구성, b) 폐 분리 절차가 포함됩니다. 이 모델은 상용 대안보다 비용 효율적이면서도 특정 연구 질문의 변화에 적응할 수 있을 만큼 모듈화된 설정을 제공합니다. 다양한 연구 주제에 사용할 수 있는 일관된 모델을 보장하기 위해 다양한 장애물을 해결해야 했습니다. 일단 확립된 이 모델은 다양한 질문에 매우 적응할 수 있는 것으로 입증되었으며 다양한 연구 분야에 맞게 쉽게 변경할 수 있습니다.
서론
체외 폐 관류(EVLP) 기법1은 지난 10년 동안 폐 이식2, 허혈/재관류3, 폐 대사4 및 면역 반응5을 연구하는 수단으로 사용이 증가하고 있다. 격리되어 있지만 온전한 환기 및 관류된 폐는 신경 및 호르몬 입력 또는 생체 내 혈류역학 변화와 같은 잠재적 교란 요인 없이 잠재적 중재 및/또는 치료법에 대한 폐 혈관 구조를 포함한 폐의 반응을 직접 평가할 수 있는 매우 중요한 기능을 제공합니다. 동시에, 그들은 체외 조건과 대조적으로 환기와 관류의 생리적 상호 작용을 유지합니다. 예를 들어, 폐5의 면역 반응을 조사하는 제안은 폐 이식을 위한 기증자 풀 크기6를 늘리는 데 초점을 맞춘 연구와 동일한 품질의 데이터를 필요로 합니다. EVLP는 마우스3, 랫트 7,8,9,10,11,12
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프로토콜
실험의 생체 내 부분(전신 마취에서 안락사까지)은 해당 IACUC(Institutional Animal Care and Use Committee)의 사전 승인이 필요합니다. 본 명세서에 기술된 모든 절차는 테네시주 내슈빌에 있는 밴더빌트 대학 의료 센터의 IACUC에 의해 승인(프로토콜 번호 M1700168)되었으며, ARRIVE 가이드라인14에 따라 수행되었다. 실험에 앞서, 모든 쥐들은 연구소의 동물 보호 시설에 수용되어 물과 음식을 무료로 이용할 수 있었다. 이 원고의 범위를 벗어난 다른 연구를 포함하여, 우리는 지금까지 250g에서 400g 사이의 체중을 가진 7-10주 된 총 148마리의 수컷 Sprague Dawley 쥐를 사용했습니다.
1. 기구 구성
알림: 해당 제조업체를 포함한 모든 부품은 재료 표에 나열되어 있습니다.
- 각 장비를 제자리에 고정하려면 새 장치를 쉽게 구성하고 통합할 수 있도록 맞춤형 격자를 구성합니다(그림 1). 알루미늄 기둥 (길이 1-2 피트, 직경 1cm, 모든 철물점....
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결과
10 분의 안정화 및 기준선 판독 후, 우리는 10 마리의 수컷 Sprague Dawley 쥐의 첫 번째 세트를 5 개의 작은 그룹으로 무작위 배정했습니다 : 5, 7.5, 8, 9 또는 10 분 (그룹 당 n = 2) 및 재관류; 이러한 제한된 예비 용량 찾기 실험은 기도 압력 및 부종 형성의 가파르고 돌이킬 수 없는 증가가 궁극적으로 발생하기 전에 충분한 환기 및 재관류를 허용할 수 있는 가능한 가장 긴 허혈 시간을 식별하기 위해 수행되었습니다. 중요한 것은 허혈 기간 동안 인공호흡을 중단하지 않고 인공호흡 속도를 60회에서 20회/분-1로 줄여 폐의 수축과 돌이킬 수 없는 폐의 무기폐를 예방하기로 결정했다는 것입니다. 일정한 PEEP를 적용하면 임상 실습에서 영감을 받은 후 이식할 폐의 기관을 고정하는 것과 유사하게 동일한 목표를 달성할 수 있다17. 그림 4는 이러한 조건에서 150분의 재관.......
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토론
이 설정을 사용하여 실험실에서 100개 이상의 실험이 성공적으로 수행되었습니다. 이 맞춤형 설정의 모듈식 설계는 실험 요구 사항의 잠재적 변경에 대한 뛰어난 유연성을 제공했습니다. 다른 설정에서는 말단 장기에 의한 일정한 산소 소비 및CO2 생성을 모방하기 위해 탈산소화기(18)를 사용하지만, 이 단순화된 모델은 폐 혈관 긴장도에 대한 상이한 가스 조성의 영향을 연구하는 데 초점을 맞추기 때문에 이 기능을 사용하지 않았습니다. CO2가 흡기된 가스 농도에 의해서만 제어되는 이 접근 방식은 미세한 환기와 독립적으로CO2의 차등 조절을 허용했습니다.
폐쇄 회로(그림 1)를 사용하여 수정된 Krebs 버퍼(표 1)를 재순환시켜 중요한 비용 제한 단계인 BSA 폐기물을 보존했습니다. 일정한 심박출량을 모.......
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공개 사항
저자는 재정적 또는 기타 이해 상충이 없음을 선언합니다.
감사의 글
미국 재향군인회 생물의학 연구소 R&D 서비스(U.S. Department of Veteran Affairs Biomedical Laboratory R&D Service)의 Merit Review Award(101 BX003482), NIH 보조금(5R01 HL123227), 미국심장협회(American Heart Association)의 Transformative Project Award(962204) 및 Dr. Riess에게 수여된 기관 기금이 부분적으로 지원을 제공했습니다. Balzer 박사는 Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation)로부터 프로젝트 번호 BA 6287/1-1로부터 관련 없는 연구비를 지원받았습니다. 저자들은 이 연구에 귀중한 기여를 한 Matthew D. Olsen, Chun Zhou, Zhu Li, Rebecca C. Riess에게 감사의 뜻을 전한다.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 1,000 mL 유리 비커 | Pyrex, Chicago, IL | ||
| 1,500 mL 유리 비커 | Pyrex, Chicago, IL | ||
| 에어 트랩 컴플라이언스 챔버 | Radnoti | 130149 | |
| Bioamplifiers | CWE Inc | BPM-832 | |
| 클램프 | Fisher Scientific | S02626 | |
| DAQ (데이터 수집) | National Instruments, Austin, TX | NI USB-6343 | |
| 가스 믹서 | CWE Inc, Ardmore, PA | GSM-4 | |
| 가열 코일 | Radnoti, Covina, CA | 158822 | |
| 가열판 | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA | 11-100-49SH | |
| Heparin | Pfizer | W63422 | |
| LabVIEW Full Development System 2014 | National Instruments | ||
| 펜토바르비탈 | 다이아몬드백 약물 | G2270-0235-50 | |
| pH700 프로브 | OAKTON, Vernon Hills, IL | EW-35419-10 | |
| Polystat 수조 | Cole-Parmer | EW-12121-02 | |
| 설치류 인공호흡기 | Harvard Apparatus, Holliston, MA | Model 683 | |
| 롤러 펌프 | Cole-Parmer, Wertheim, Germany | Ismatec REGLO Digital MS 2/8 | |
| Sprague Dawley Rat | Charles River, Wilmington, MA | 스트레인 코드 001 | |
| VetScan | Abraxis, Chicago, IL | i-STAT 1 |
참고문헌
- Uhlig, S., Taylor, A. E. Methods in Pulmonary Research. , Birkhäuser. (1998).
- Ghaidan, H., et al. Ten year follow-up of lung transplantations using initially rejected donor lungs after reconditioning using ex vivo lung perfusion. Journal of Cardiothor....
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재인쇄 및 허가
