Mysi przeszczep wewnątrzpłucnej tchawicy: model do badania choroby zarostowej dróg oddechowych po przeszczepie płuc
November 10th, 2023
Model mysiego przeszczepu wewnątrzpłucnego tchawicy (IPTT) jest cenny do badania choroby zarostowej dróg oddechowych (OAD) po przeszczepie płuc. Oferuje wgląd w specyficzne dla płuc zachowania immunologiczne i angiogenne w znoszeniu dróg oddechowych po allotransplantacji z wysoką odtwarzalnością. W tym miejscu opisujemy procedurę IPTT i jej oczekiwane efekty.
Nasze badania dotyczą przewlekłej dysfunkcji alloprzeszczepu płuc po przeszczepie płuc. Po przeszczepieniu płuca u ponad połowy pacjentów rozwinie się włókniste zatarcie lub nieprawidłowości w drogach oddechowych. Zrozumienie tego jest kluczem do zrozumienia długoterminowego przeżycia po przeszczepie płuc.
Znaczenie tego modelu międzypłucnego przeszczepu tchawicy polega na tym, że przeszczepiona tchawica jest umieszczana w środowisku samego płuca, a zatem można spojrzeć na przeszczep allogeniczny w porównaniu z izoprzeszczepem pod względem jego odpowiedzi po przeszczepie. Najbardziej fascynujący jest fakt, że przeszczep, mimo że miał to samo niedokrwienie i ten sam uraz, całkowicie wraca do zdrowia i ma normalną anatomię, ale u alloprzeszczepu rozwija się włókniste zanik, a zrozumienie, dlaczego tak się dzieje w przeszczepie allograficznym, jest kluczem do zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw zwłóknienia w przeszczepie płuc. Aby rozpocząć, zapisz wagę każdej myszy.
Następnie ustaw uśpioną mysz w pozycji leżącej na plecach i zabezpiecz jej kończyny taśmą. Użyj 70% alkoholu izopropylowego do sterylizacji obszaru operacyjnego. Następnie wykonaj nacięcie w linii środkowej skóry, zaczynając od połowy brzucha do przedniego odcinka szyjki macicy.
Aby uzyskać dostęp do tchawicy, ostrożnie cofnij poduszeczki tłuszczowe, przesuń bocznie mięśnie paska i oddziel tchawicę od otaczającej tkanki łącznej. Za pomocą kleszczy utwórz przestrzeń między tchawicą a przełykiem. Następnie podnieś mieczyk mieczykowaty i przetnij membranę.
Włóż hemostat, aby podnieść mostek, aby uzyskać niezakłóconą ścieżkę od mostka do okolicy szyi. Zaciśnij klatkę piersiową po obu stronach i przetnij mostek, rozciągając się przez mięśnie szyi. Teraz usuń grasicę i tłuszcz lub mięśnie blokujące tchawicę, aby odsłonić rozwidlenie tchawicy.
Przetnij główne oskrzela i ostrożnie oddziel drogi oddechowe od przełyku. Następnie przetnij krtań i usuń ją. Spryskaj wypreparowaną tchawicę sterylnym roztworem soli fizjologicznej lub roztworem konserwującym.
Użyj sterylnej gazy nasączonej sterylną solą fizjologiczną lub roztworem konserwującym i umieść ją na lodzie, aby zachować żywotność. Po lekkim znieczuleniu myszy w komorze indukcyjnej, dootrzewnowo wstrzyknąć koktajl składający się z ksylazyny i ketaminy. Umieść mysz z powrotem w komorze indukcyjnej z 2 do 3% izofluranem.
Następnie ogol sierść w miejscu operacji. Potwierdź brak odruchowej reakcji na uszczypnięcie palca u nogi przed intubacją jamy ustnej i tchawicy. Za pomocą cewnika dożylnego o rozmiarze 20 zaintubuj mysz ustnie i tchawiczo i podłącz ją do respiratora z 50% tlenem i 2% izofluranem.
Teraz aktywuj poduszkę grzewczą i ustaw mysz w prawej pozycji bocznej na podkładce, z głową odwróconą od chirurga i ogonem w kierunku chirurga. Następnie zabezpiecz kończyny taśmą. Nałóż maść weterynaryjną na oczy, aby zapobiec wysuszeniu podczas znieczulenia.
Najpierw wyszoruj obszar operacyjny 7,5% jodonu powidonu, następnie 70% alkoholu izopropylowego, a na końcu 10% jodu powidonu. W tym czasie załaduj tchawicę dawcy do cewnika dożylnego o rozmiarze 16. Po wykonaniu nacięcia w skórze biorcy należy kauteryzować mięsień i tkankę łączną.
Za pomocą dwóch retraktorów otwórz piątą lub szóstą przestrzeń międzyżebrową i przytrzymaj klatkę piersiową otwartą. Następnie użyj bawełnianych wacików i nożyczek, aby wypreparować dolne więzadło płucne. Zasymuluj tworzenie ścieżki dla tchawicy dawcy.
Aby zabezpieczyć rurkę odpływową respiratora, należy ją częściowo zatkać trójdrożnym kranem, aby ułatwić napompowanie lewego płuca. Nakłuj lewe płuco igłą o rozmiarze 20, aby utworzyć ścieżkę. Następnie wprowadzić cewnik dożylny o rozmiarze 16 do lewego płuca i wprowadzić do niego tchawicę dawcy.
Po wprowadzeniu alloprzeszczepu tchawicy należy zwolnić trójdrogowy kran odcinający, aby umożliwić niezakłócony przepływ wydechowy przez rurkę odpływową. Aby zamknąć miejsce wstrzyknięcia do opłucnej, należy umieścić klips dokładnie w miejscu wkłucia, tak aby jego krawędź była wyrównana z konturem krawędzi płuca. Następnie napełnij klatkę piersiową roztworem soli fizjologicznej i wchłonij sól fizjologiczną gazą.
Ponownie napompuj lewe płuco, a następnie zamknij żebra za pomocą szwu biegowego. Zamknij mięsień i skórę przerwanymi szwami. Teraz wyłącz izofluran i podawaj podskórnie meloksykam przeciwbólowy pod koniec operacji.
Obserwuj mysz biorcy, dopóki się nie obudzi, a następnie wyjmij rurkę dotchawiczą i umieść mysz biorcę w klatce. Przeszczep allogeniczny tchawicy wykazywał całkowitą niedrożność tkanki fibroblastycznej, a komórki nabłonkowe były widocznie zniszczone. I odwrotnie, iprzeszczep tchawicy pozostał opatentowany, a komórki nabłonkowe zostały zachowane.
Agregaty limfoidalne obserwowano w płucach po przeszczepionym alloprzeszczepie tchawicy.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Model wewnątrzoponowej przeszczepowej transplantacji tchawicy u myszy (IPTT) jest kluczowy dla badań nad chorobą zamykającą drogi oddechowe (OAD) po przeszczepie płuca. Ten model dostarcza informacji na temat odpowiedzi immunologicznych i angiogennych w obliteracji dróg oddechowych, co poprawia nasze rozumienie długotrwałego przeżycia u pacjentów po przeszczepie płuca.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Biologia przeszczepów
- Immunologia
- Patologia
Tło
- Przewlekła dysfunkcja przeszczepu płuca jest częsta po przeszczepie płuca.
- Przez połowę pacjentów po przeszczepie płuca rozwija się włókniste zamknięcie dróg oddechowych.
- Rozumienie różnic między przeszczepami allogenicznymi a autogenicznymi jest niezbędne do poprawy wyników przeszczepów.
- Model IPTT pozwala na bezpośrednie porównanie odpowiedzi przeszczepów w środowisku płucnym.
Cel badania
- Zbadanie mechanizmów leżących u podstaw zamknięcia dróg oddechowych w przeszczepach allogenicznych płuca.
- Ocenienie odpowiedzi immunologicznych związanych z odrzuceniem przeszczepu.
- Ocenienie zachowania angiogennego w przeszczepowanych drogach oddechowych.
Stosowane metody
- Do przeszczepów wewnątrzoponowych tchawicy używano modeli mysich.
- Zastosowano techniki chirurgiczne do przeszczepiania allogenów i autogenów tchawicy.
- Przeprowadzono obserwacje pooperacyjne w celu oceny żywotności i reakcji przeszczepu.
- Przeprowadzono analizy histologiczne w celu oceny reakcji tkankowych.
Główne wyniki
- Przeszczepy allogenów tchawicy wykazywały całkowite zamknięcie tkanką włóknistą.
- Autogeny utrzymywały przewiewność i zachowywały komórki nabłonkowe.
- Obserwowano skupienia limfoidalne w płucach z przeszczepionymi allogenami.
- Wynikały różnice w powrocie do normy między allogenami a autogenami.
Wnioski
- Model IPTT jest skuteczny w badaniu OAD i odpowiedzi przeszczepów.
- Rozumienie mechanizmów fibrozy w allogenach jest kluczowe dla poprawy wyników przeszczepów.
- Ten model może pomóc w opracowywaniu strategii terapeutycznych dla pacjentów po przeszczepie płuca.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
The murine intrapulmonary tracheal transplantation (IPTT) model provides a robust, lung-relevant system for interrogating the mechanisms of obliterative airway disease (OAD) following lung transplantation. By enabling direct comparison of allograft and isograft responses within the pulmonary microenvironment, this model supports predictive confidence in target validation and mechanistic de-risking for antifibrotic and immunomodulatory strategies. Its translational alignment with human pathology, including tertiary lymphoid organ formation, enhances its value for portfolio triage and preclinical advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables mechanistic interrogation of immune-mediated airway fibrosis in a disease-relevant lung environment.
- Supports functional target validation by distinguishing allograft-specific fibrotic pathways from isograft recovery.
- Facilitates biological de-risking for candidate immunomodulators and antifibrotic agents.
- Provides a platform for hypothesis-driven exploration of graft acceptance and rejection mechanisms.
Screening & Assay Development
- Establishes a reproducible in vivo system for evaluating immunological and profibrotic responses to interventions.
- Enables quantitative assessment of airway obliteration and lymphoid aggregate formation as readouts.
- Supports assay standardization for cross-study and cross-team comparability.
- Prepares validated models for downstream screening of therapeutic candidates targeting OAD.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with human lung allograft pathology by recapitulating tertiary lymphoid organ development.
- Provides continuity from mechanistic discovery to preclinical validation of antifibrotic and immunomodulatory strategies.
- Enables risk-adjusted advancement decisions based on lung-specific immune and fibrotic endpoints.
- Supports translational biomarker identification through histological and immunological outputs.
Pipeline & Workflow Integration
The IPTT model bridges early discovery and preclinical validation by enabling hypothesis testing, pathway clarification, and quantitative assessment of airway obliteration in a lung-relevant context.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking and target validation for immune and fibrotic pathways in OAD.
- Screening: Provides standardized, reproducible readouts for airway obstruction and immune cell infiltration.
- Analytics: Delivers quantitative histological and immunological measurements for condition comparison.
- Translational Research: Aligns preclinical findings with human lung transplant pathology, including TLO formation.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable in vivo platform for iterative evaluation of therapeutic hypotheses.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and reduces mechanistic ambiguity in OAD research.
- Operational Value: Offers high technical reproducibility and standardization for cross-functional studies.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital efficiency by enabling risk-adjusted advancement.
- Portfolio Impact: Supports prioritization of candidates with demonstrated efficacy in a lung-relevant, translational model.
Implementation Considerations
- Requires advanced anesthetic and microsurgical expertise for model establishment.
- Demands access to ventilatory support and histological analysis infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of surgical and analytical protocols.
- Adaptation to other rodent strains or disease models may require protocol optimization.
- Learning curve of approximately two months for technical proficiency is expected.
