유리 마이크로 파이펫을 사용하여 국소 ATP 배출에 의한 혈관 반응을 연구하기 위한 Vivo 3차원 2차원 광자 현미경 검사법
2019년 6월 7일
우리는 유리 마이크로 파이펫과 빠른 2 광자 하이퍼 스택 이미징 방법을 사용하여 최적화 된 국소 배출 절차를 제시하여 모세관 직경 변화를 정밀하게 측정하고 3 차원으로 조절을 조사 할 수 있습니다.
이 프로토콜은 ATP의 국소 배출에 의해 유도된 뇌모세 혈관에서 느린 수행된 혈관 반응을 연구하도록 설계되었습니다. 이 기술의 장점은 국소 피펫 배출에 의한 로컬 시냅스 활동을 시뮬레이션하고 3D 2광자 현미경 검사법에 의해 빈칸 용기를 집중하는 것입니다. 이 방법은 또한 3 차원에서 휴식과 자극에 대뇌 신경종과 신경교 활동을 공부에 사용할 수 있습니다. 절차를 시연하는 것은 마이클 L이 될 것입니다.
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개요
본 연구는 유리 마이크로피펫을 이용한 ATP의 국소 주입과 고급 2광자 하이퍼스택 이미징(two-photon hyperstack imaging)을 통해 뇌 모세혈관의 혈관 반응을 조사하는 새로운 기술을 제시합니다. 이 방법은 국소 시냅스 활성을 모방하여 3차원적으로 모세혈관 직경 변화를 정밀하게 측정할 수 있게 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 혈관 생물학
- 이미징 기술
배경
- 국소 분출 기술을 통해 시냅스 활동을 모사할 수 있습니다.
- 3차원 영상 촬영은 미세 혈관에 집중하는 데 도움이 됩니다.
- 혈관 반응을 이해하는 것은 신경과학 연구에 매우 중요합니다.
연구 목적
- 모세혈관의 완만한 전도성 혈관 반응을 조사합니다.
- 국소적인 ATP 방출이 혈관 역학에 미치는 영향을 평가합니다.
- 뇌신경종 및 글리아 세포 활성을 연구하기 위한 절차를 개발합니다.
사용된 방법
- 국소적인 ATP 분사를 위해 유리 마이크로피펫을 사용하였습니다.
- 모세혈관의 3차원 이미징을 위해 이광자 현미경을 이용하였습니다.
- 자극 중 뇌 모세혈관에 집중하였습니다.
주요 결과
- 이 기술을 통해 모세혈관 직경 변화를 상세하게 관찰할 수 있습니다.
- 혈관 조절 및 자극에 대한 반응에 관한 통찰을 얻었습니다.
- 글리아 세포 활동에 대한 추가적인 이해 가능성을 입증하였습니다.
결론
- 본 연구는 신경혈관 상호작용을 연구하기 위한 새로운 방법론을 제공합니다.
- 결과는 혈관 반응 및 시냅스 활동의 기전에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.
- 뇌 내 글리아 및 혈관 기능의 이해에 중요한 시사점을 가집니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
이 방법은 국소적인 ATP 방출에 반응하여 나타나는 모세혈관 직경 변화의 정밀한 3차원 측정을 가능하게 하며, 이를 통해 신경혈관계 결합 메커니즘 연구를 위한 생리학적으로 유의미한 모델을 제공합니다. 국소 시냅스 활동을 모사하고 뇌 모세혈관에서 전도된 혈관 반응을 포착함으로써, 혈관 조절이 약물 전달 및 효능에 영향을 미치는 중추신경계(CNS) 약물 개발의 타겟 검증을 지원합니다. 또한, 혈관 기능에 대한 정량적이고 재현 가능한 판독값을 제공함으로써 전임상 모델의 혈류 조절에 관한 기전적 가설의 리스크를 줄여줍니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 과학적 가치: 뇌 모세혈관의 신경혈관 결합 및 ATP 매개 신호 전달 경로와 관련된 치료 가설을 규명합니다.
- 운용적 가치: 국소적인 작용제 방출과 실시간 직경 측정을 통해 혈관 수용체 및 이온 통로의 기능적 타겟 검증을 가능하게 합니다.
- 예측적 가치: 질병 관련 3차원 시스템에서 분자적 섭동과 혈관 반응을 연결함으로써 기전적 리스크 감소를 지원합니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 분석 준비도: ATP에 대한 기저 혈관 반응성을 확립함으로써 후속 화합물 스크리닝을 위한 검증된 생물학적 시스템을 준비합니다.
- 정량적 결과물: 하이퍼스택 이광자 이미징의 최대 강도 투영을 통해 정밀하고 재현 가능한 모세혈관 직경 측정값을 제공합니다.
- 확장성 및 재사용성: 최소한의 프로토콜 수정만으로 글리아 활동, 시냅스 기능 및 혈관 조절 연구 전반에 걸쳐 플랫폼 재사용을 지원합니다.
중개 및 전임상 연구
- 질환 관련성: 신경퇴행성 및 허혈성 질환에서의 저관류를 이해하는 데 중요한 모세혈관 수준의 전도성 혈관 반응을 모델링합니다.
- 중개 연구의 연속성: 발견 단계의 기전적 통찰력을 혈뇌장벽 기능에 영향을 미치는 혈관 표적의 전임상 검증과 연결합니다.
- 위험 조정 기반의 진전: 생리학적으로 온전한 네트워크 내 혈관 역학에 미치는 표적 결합 효과를 정량화하여 추진 또는 중단(go/no-go) 결정을 지원합니다.
파이프라인 및 워크플로우 통합
이 방법은 타겟 가설 검증부터 리드 최적화에 이르는 신약 발견 연속 과정에 적합하며, 특히 혈관 반응이 조직 노출 및 효능을 예측하는 중추신경계(CNS) 타겟 치료제 개발에 유용합니다.
- 발견 생물학: 국소적인 ATP 방출 및 직경 변화 판독을 통해 신경혈관 신호 전달에 관여하는 GPCR 및 이온 채널 표적의 가설 검증을 지원합니다.
- 스크리닝: 3차원 상의 모세혈관 역학에 미치는 화합물의 영향을 평가하기 위한 분석 표준화 및 재현성을 가능하게 합니다.
- 분석: 다양한 조건 및 화합물 처리 간의 비교가 가능한 정량적 혈관 반응 지표를 제공합니다.
- 중개 연구: 모세혈관 수준의 발견을 뇌혈류 조절 및 글리아-혈관 상호작용의 전임상 모델과 연결합니다.
- 기업적 재사용: 여러 프로젝트에 걸쳐 신경혈관 메커니즘을 지속적으로 조사할 수 있는 재사용 가능한 이미징 및 미세주입 플랫폼을 구축합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 신경 활동과 혈관 반응 사이의 기전적 연결성에 대한 모호함을 줄여 타겟 검증의 예측 신뢰도를 높입니다.
- 운영적 가치: 하이퍼스택 이미징(hyperstack imaging)과 정밀한 마이크로 피펫 전달을 통해 표준화 및 재현성을 향상시켜 작업자 간 변동성을 최소화합니다.
- 전략적 가치: 혈관 타겟의 조기 리스크 제거를 가능하게 하여, 불충분한 뇌 노출로 인한 후기 단계의 실패를 줄임으로써 자본 효율성을 개선합니다.
- 포트폴리오 영향: 모세혈관 전도도 및 혈류 조절에 미치는 검증된 효과를 바탕으로 중추신경계(CNS) 타겟의 위험 조정 우선순위 설정을 지원합니다.
실행 시 고려 사항
- 이광자 현미경, 마이크로 조작 및 생체 내(in vivo) 혈관 이미징에 관한 전문 지식이 필요합니다.
- 하이퍼스택(hyperstack) 획득 및 고속 z-축 추적이 가능한 가변 레이저 스캐닝 현미경의 사용 가능 여부에 따라 달라집니다.
- 실험자와 사이트 간의 ATP 배출 파라미터 및 혈관 선택 기준의 표준화가 필요합니다.
- 다양한 동물 모델, 혈관층 및 형광 표지 전략에 따른 적응 고려 사항이 포함됩니다.
- 마이크로 파이펫 삽입 중 혈관 초점을 유지해야 하는 기술적 어려움과 수술 후 회복 기간의 필요성으로 인해 제한됩니다.
바이오 제약 FAQ
Chapters in this video
0:04
Title
0:57
Surgical Procedure: Tracheotomy
1:55
Surgical Procedure: Catheter Insertion
2:59
Surgical Procedure: Craniotomy
5:29
Two-photon Imaging
6:32
Insertion of the Glass Micro-pipette
9:11
Results: ATP Puffing by Micro-pipette Induces Vessel Dilation, followed by Constriction
10:30
Conclusion
![개발 및 특성화의 체외 미세 혈관 네트워크 및 내피의 정량적 측정 [칼슘 2 +] 전 및 질소 산화물 생산](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F54014.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A18.166Z&w=384&q=75)
