체외 혈전용해 분석은 소화되는 모델 혈전이나 혈전용해가 발생하는 환경에서 생체 내 조건을 복제하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 여기에서는 챈들러 루프와 RT-FluFF(Real-Time Fluorometric Flowing Fibrinolysis Assay)를 결합하여 고충실도, 생체 외 혈전 용해 모니터링을 수행하는 방법을 살펴봅니다.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
방법 논문
체외 혈전용해 분석은 소화되는 모델 혈전이나 혈전용해가 발생하는 환경에서 생체 내 조건을 복제하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 여기에서는 챈들러 루프와 RT-FluFF(Real-Time Fluorometric Flowing Fibrinolysis Assay)를 결합하여 고충실도, 생체 외 혈전 용해 모니터링을 수행하는 방법을 살펴봅니다.
혈전색전증 및 관련 합병증은 전 세계적으로 이환율 및 사망률의 주요 원인이며, in vitro 및 in vivo 모두에서 혈전용해제 약물 효과를 테스트하기 위해 다양한 분석법이 개발되었습니다. 인간 생리학으로의 번역성이 부족한 경우가 많을 뿐만 아니라 동물 모델과 관련된 복잡성과 비용으로 인해 약물 개발을 위해 생리학적으로 더 관련성이 높은 체외 혈전 모델에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 유량, 압력 및 전단 속도는 순환계의 중요한 특성이며, 흐름에 따라 형성된 응고는 정적으로 형성된 혈전과 다른 형태 및 소화 특성을 나타냅니다. 이러한 요인은 기존의 체외 혈전 분해 분석에서는 나타나지 않는 경우가 많으며, 이는 약물 번역 성공률에 영향을 미치는 약리학적 영향을 미칠 수 있습니다.
RT-FluFF(Real-T ime Flu Fluorometric Flowing Fibrinolysis) 분석은 전단 흐름 하에서 형성된 형광 태그 응고를 사용하는 고충실도 혈전 용해 검사 플랫폼으로 개발되었으며, 이 혈전은 섬유소 용해제의 유무에 관계없이 순환 플라즈마를 사용하여 분해됩니다. 혈전 형성 및 혈전 소화 단계의 유속을 수정하면 시스템이 매우 다양한 실험 설정에서 동맥, 폐 및 정맥 상태를 모방할 수 있습니다. 측정은 인라인 형광측정기를 사용하거나 이산 시점을 사용하여 연속적으로 수행할 수 있으며, 기존의 종말점 응고 질량 측정도 수행할 수 있습니다. RT-FluFF assay는 체외 검사 시스템의 제어 및 재현성을 유지하면서 생체 내 생리학적 조건을 보다 정확하게 나타내는 유동 조건에서 혈전 분해를 실시간으로 추적할 수 있는 유연한 시스템입니다.
근본적으로 혈전색전증 병인에서 비롯된 질병은 현대 사회에서 이환율과 사망률의 주요 원인입니다. 혈전색전증의 발병기전으로는 심근경색, 허혈성 뇌졸중, 심부 정맥 혈전증, 폐색전증 등이 있으나 이에 국한되지 않는다1. 병원성 혈전증을 치료하기 위한 안전하고 효과적인 방법의 개발을 중심으로 여러 분야에 걸쳐 엄청난 양의 지속적인 연구가 진행되고 있습니다. 혈전증의 동맥 및 정맥 증상의 변화와 다양한 해부학적 위치로 인해 다양한 치료 접근법이 개발되었습니다. 그러나 급성 치료는 일반적으로 플라스미노겐 활성제를 통한 약물적 혈전용해술에 의존하며, 특정 임상 상황에서 기계적 혈전절제술을 시행할 수 있다2.
새로운 약리학적 치료 전략의 개발은 근본적으로 전임상 시험을 위한 체내 동물 모델과 체외 소화 모델 모두에 의존합니다 3,4. 생체 내 모델은 의약품의 제거뿐만 아니라 약물과의 세포 상호 작용을 포함하여 치료 효능에 대한 다양한 생리학적 매개변수의 복잡한 상호 작용을 포착할 수 있는 능력의 이점을 자연스럽게 누릴 수 있습니다. 그러나 이와 동일한 복잡성으로 인해 이러한 모델은 종종 상당한 비용이 들고 인간의 생리학과 크게 다른 동물에서 근본적인 약력역학/동역학을 분리하려고 할 때 추가적인 문제가 발생합니다. 체외 모델의 개발은 약물 개발 및 스크리닝을 수행할 수 있는 증류 테스트 환경을 촉진하는 데 도움이 되었지만 연구 중인 질병 상태를 재현하는 데 필요한 충실도가 부족한 경우가 많습니다.
새로운 혈전용해제를 테스트하기 위해 일반적으로 발견되는 시험관 내 프로토콜은 잔류 혈전 질량이 1차 종점 역할을 하는 정적 조건에서 형성되고 용해된 혈전의 활용에 의존합니다 5,6. 불행히도, 이러한 기술은 시험 약물의 약력학을 크게 변화시킬 수 있는 난류 및 트랜스 혈전 압력 강하와 같은 혈전 용해의 기계적 측면을 설명하지 못합니다. 또한, 정적 조건에서 형성된 혈전은 생리적 혈전과 다른 미세구조를 포함하고 있습니다. 혈전 형성 중 전단의 존재는 혈소판 활성화 및 피브린 교차결합과 같은 결과적인 응고 특성에 영향을 미치는 것으로 재현 가능한 것으로 나타났습니다. 전단 흐름 하에서 생성되는 응고는 정적으로 형성된 응고 7,8에는 없는 팁에서 꼬리까지 복잡한 이질성을 나타냅니다. 이러한 생리적 응고 구조로부터의 이탈은 혈전 내 약물 침투 및 후속 용해 효율을 포함하는 중요한 약물 개발 특성 분석에 영향을 미칠 수 있다9.
정적 응고/응고-용해 모델의 사용과 관련된 이러한 제한 사항 중 일부를 해결하기 위해, 전단이 있는 상태에서 응고 형성 및 응고 용해 모두에 대해 챈들러 루프(Chandler loop)를 채택하면서10이 부활했다. 이러한 시스템은 유동 역학을 더 잘 표현하고 상대적으로 정적인 분석에 비해 생리학적으로 더 관련성이 높은 구조를 가진 응고를 생성할 수 있지만, 단순화된 유동 조건은 여전히 생리학적 조건과의 편차를 나타냅니다. 마지막으로, microfluidic 접근은 또한 화상 진찰의 그들의 용이함 및 획일한 교류 본 때문에 착수되었습니다; 그러나, 이는 임상적으로 가장 관련성이 높은 혈전색전증 질환에서 주로 영향을 받는 더 큰 혈관 내에서 예상되는 생리적 조건으로부터 상당한 제거로 남아 있다11,12.
위의 논의를 염두에 두고 우리는 전임상 혈전용해제 약물 스크리닝을 위한 충실도가 높은 체외 혈전용해 모델을 개발했습니다. 이 모델은 새로운 혈전용해 요법 스크리닝 영역에서 위에서 자세히 설명한 현재의 일부 위험을 해결하는 것을 목표로 하며 다양한 농도의 조직 플라스미노겐 활성제(tPA)에서 재현성 및 민감도에 대해 검증되었습니다. 본 명세서에 기술된 시스템은 연동 펌프, 압력 댐퍼, 가열 저장소, 2개의 압력 센서, 인라인 형광측정기, 및 형광 표지된 챈들러 루프 전단 성형 응고 아날로그를 활용하여 생리학적 전단 흐름을 제공하여 섬유소 용해증의 실시간 추적을 용이하게 한다13. 종합하면, 전체 시스템을 RT-FluFF Assay(Real-Time Fluorometric Flowing Fibrinolysis Assay)14 라고 하며, 이 원고에서는 이 고충실도 체 외 혈전용해 모델에서 어세이를 성공적으로 설정하고 실행하는 복잡성에 대해 설명합니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
아래에 언급된 모든 방법은 IRB(Institutional Review Board) 프로토콜 및 기관 인간 연구 윤리 위원회(Institutional Human Research Ethics Committee)를 따릅니다. 모든 건강한 자원봉사자는 헌혈 전에 서면 동의서를 제출했습니다. 참고로, 프로토콜 내에서 참조되는 모든 자료는 재료 목차에서 찾을 수 있습니다. 인간 WB 및 혈장이 이 프로토콜 전반에 걸쳐 논의되는 동안, 연구 동물 혈액 및 인자 고갈 혈액 제제의 사용을 구매하고 대체할 수 있습니다.
1. 전혈 채취
2. 응고 형성
3. RT-FluFF 기기 설정
4. 플로우 루프에 응고 로딩
5. 시스템 청소
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
챈들러 루프 응고 형성
혈전을 형성할 때, 우리는 일반적으로 혈전 이상치(총 형태 및 질량 기반)가 존재하는 경우에도 삼중 혈전용해 분석을 실행할 수 있는 능력을 보장하기 위해 4중을 목표로 했습니다. 최적의 로딩 조건을 가정할 때, 혈전은 그림 3과 같이 길이(~3.3cm), 무게(~100mg) 및 외관이 모두 균일해야 합니다. FITC-Fg를 사용할 때, 우리는 또한 응고 내 불규칙한 과형광 표지 영역과 대조적으로 형광의 비교적 균일한 분산을 보장하기 위해 UV 광선 아래에서 응고를 검사하는 것을 목표로 했습니다. 전혈 내 FITC-Fg 농도를 변화시킨다고 해서 우리가 조사한 농도 내에서 응고 중량이나 모양이 변경되어서는 안 됩니다. 그러나 마이크로 응고 구조는 가장 높은 FITC-Fg 농도(1:5 FITC-Fg to unmodified Fg)에서 영향을 받았습니다. Zeng et al.이 수행한 이전 연구는 선택한 전단 수준에 따라 챈...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
응고 형성 및 라벨링
챈들러 루프(Chandler loop)는 생체 내 혈전16을 모방한 혈전을 재현성 있게 생성하는 쉽고 효과적인 수단을 제공하는 것으로 입증되었습니다. 튜빙 크기, 회전 속도, 드럼 직경 및 응고 시간과 같은 매개변수를 미세 조정하면 다양한 전단 조건에서 혈전을 빠르게 생성할 수 있으며, 동맥 및 정맥 소스를 모두 모방하는 다양한 혈전에서 높이 평가되는 구조적 특징을 포착할 수 있습니다. FITC-Fg와 같은 마커를 도입할 수 있는 추가적인 유연성은 RT-FluFF 시스템에서 입증된 바와 같이 이러한 혈전의 잠재적 사용을 확장합니다. 챈들러 루프(Chandler loop)의 기본 원리는 초보적이지만, 응고 형성 과정 전반에 걸쳐 혈액 및 혈액 제제를 동시에 처리하면서 일관된 응고 형성과 관련된 가파른 초기 학습 곡선이 남아 있습니다. 이는 WB의 응고가 응고 시작 전후의 순간에 처리에 매우 민감하다는 사실에서 비롯됩...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.
이 간행물에 보고된 연구는 미국 국립보건원(National Institutes of Health)의 국립 심장, 폐 및 혈액 연구소(National Heart, Lung, and Blood Institute)의 지원을 받아 수상 번호 R01HL167877에 따라 수행되었습니다. 내용은 전적으로 저자의 책임이며 반드시 National Institutes of Health의 공식 견해를 나타내는 것은 아닙니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 30 그램 일회용 피하 주사 바늘 | Exel International | 26439 | 기타 소모품 |
| 6 mm HSS 선반 바 스톡 도구 150 mm Long | uxcell | B07SXGSQ82 | Chandler loop, |
| 96-Well Clear Flat Bottom UV-투명 마이크로플레이트 | Corning | 3635 | 기타 소모품, 비처리 아크릴 공중합체, 비멸균 |
| Air-Tite Luer-lock Unsterile 60mL 주사기 | Air-Tite | MLB3 | RT-FluFF 장치, 댐너 |
| Arium Mini Plus 초순수 시스템 | Sartorius | NA | DI 수원 |
| 염화칼슘 | Millipore Sigma | C5670 | 다른 소모품 |
| 일회용 BP 트랜스 듀서 | AD 기기 | MLT0670 | RT-FluFF 장치 |
| Dräger Siemans, HemoMed Pod | Dräger | 5588822 | RT-FluFF 장치 |
| Dräger Siemans, 환자 모니터 | Dräger | SC 7000 | RT-FluFF 장치 |
| 드럼 (실린더, 직경 120mm, 너비 85mm) | 챈들러 루프, | ||
| 페이스 쉴드 | 뜸 | SHIELDS10 | 챈들러 루프, |
| 인간 플라즈마에서 추출한 피브리노겐, Alexa Fluor 488 Conjugate | Thermo Scientific | F13191 | 기타 소모품, |
| 피팅, 폴리카보네이트, 4방향 스톱콕, 수컷 루어 록, 비멸균 | Masterflex | 30600-04 | RT-FluFF 기구 |
| 플루오레세인(FITC) | Thermo Scientific | 119245000 | 기타 소모품 |
| 범용 수조 | Thermo Scientific | 2839 | 챈들러 루프, |
| 핫플레이트 4 × 4 | Fisher Scientific | 1152016H | RT-FluFF 장치 |
| 인간 소스 플라즈마 신선-냉동 | Zen-Bio | SER-SPL | 기타 소모품, CPDA-1 항응고제 |
| 인간 전혈 | 젠바이오 | SER-WB-SDS | 기타 소모품, CPDA-1 항응고제 |
| 고성능 정밀 튜빙용 L/S Easy-Load II 펌프 헤드, PPS 하우징, SS Rotor | Masterflex | 77200-62 | RT-FluFF 장치, 펌프 헤드 |
| L/S 가변 속도 디지털 드라이브 펌프, 원격 I/O, 6 to 600 rpm; 90에서 260 VAC | Masterflex | 7528-10 | RT-FluFF 장치, 펌프 |
| 모터 속도 컨트롤러 | CoCocina | ZK-MG | Chandler 루프 등; |
| Nalgene 튜빙 T-타입 커넥터 | Thermo Scientific | 6151-0312 | RT-FluFF 장치 |
| 연동 펌프 튜빙 | 마스터플렉스 | 06424-15 | 다른 소모품 |
| 인산염 완충 식염 | Millipore Sigma | P3813 | 기타 소모품, 분말, pH 7.4, 1 L 용액 준비용 |
| 스위칭 전원 공급 장치 | SoulBay | UC03U | Chandler loop, |
| Thermo Scientific National Target All-Plastic 일회용 주사기 10mL | Thermo Scientific | S751010 | 기타 소모품 |
| 조직 플라스미노겐 활성제, 인간 | Millipore Sigma | T0831 | 기타 소모품 |
| 튜빙 ID 1/4", OD 3/8" | , Fisher Scientific | AGL00017 | 기타 소모품, 1.5cm 섹션으로 절단, 튜빙을 T형 커넥터 |
| 에 연결하는 데 사용튜빙 ID 5/32", OD 7/32" | 타이곤 | ND-100-65, ADF 00009 | 다른 소모품 |
| V3 365 nm 미니 - 블랙 라이트 UV 플래시라이트 | uvBeast | uvB-V3-365-MINI | 챈들러 루프, 완료된 응고를 확인하는 데 사용 |
| ZGA37RG ZYTD520 DC 모터, 12 V, 100 rpm | 판 | ZGA37RG | 챈들러 루프, |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.