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Les tests de thrombolyse in vitro ont souvent eu du mal à reproduire les conditions in vivo, que ce soit dans le thrombus modèle digéré ou dans l’environnement dans lequel la thrombolyse se produit. Dans cet article, nous explorons comment le couplage de la boucle de Chandler et du test de fibrinolyse par écoulement fluorométrique en temps réel (RT-FluFF) est utilisé pour la surveillance de la lyse des caillots haute fidélité, ex-vivo.
La thromboembolie et les complications qui y sont associées sont l’une des principales causes de morbidité et de mortalité dans le monde, et divers tests ont été mis au point pour tester l’efficacité des médicaments thrombolytiques in vitro et in vivo. Il existe une demande croissante de modèles de caillots in vitro plus pertinents sur le plan physiologique pour le développement de médicaments en raison de la complexité et du coût associés aux modèles animaux, en plus de leur manque souvent de translatibilité à la physiologie humaine. Le débit, la pression et le taux de cisaillement sont des caractéristiques importantes du système circulatoire, les caillots qui se forment sous l’écoulement présentant des caractéristiques de morphologie et de digestion différentes de celles des caillots formés statiquement. Ces facteurs sont souvent non représentés dans les tests conventionnels de digestion par caillot in vitro , ce qui peut avoir des implications pharmacologiques qui ont un impact sur les taux de réussite de la traduction des médicaments.
Le testd’ibrinolyse orométrique F lowing FR eal-T ime Flu(RT-FluFF) a été développé en tant que plate-forme de test de thrombolyse haute fidélité qui utilise des caillots marqués par fluorescence formés sous écoulement de cisaillement, qui sont ensuite digérés à l’aide de plasma circulant en présence ou en l’absence d’agents pharmaceutiques fibrinolytiques. La modification des débits des étapes de formation et de digestion des caillots permet au système d’imiter les conditions artérielles, pulmonaires et veineuses dans des configurations expérimentales très diverses. Les mesures peuvent être prises en continu à l’aide d’un fluorimètre en ligne ou en prenant des points temporels discrets, ainsi qu’une mesure conventionnelle de la masse du caillot final. Le test RT-FluFF est un système flexible qui permet le suivi en temps réel de la digestion des caillots dans des conditions d’écoulement qui représentent plus précisément les conditions physiologiques in vivo tout en conservant le contrôle et la reproductibilité d’un système de test in vitro.
Les maladies découlant fondamentalement d’étiologies thrombo-emboliques représentent une source majeure de morbidité et de mortalité dans la société actuelle. Les manifestations de la pathogenèse thrombo-embolique comprennent, sans s’y limiter, les infarctus du myocarde, les accidents vasculaires cérébraux ischémiques, les thromboses veineuses profondes et les embolies pulmonaires1. Une énorme quantité de recherches en cours, couvrant plusieurs disciplines, tourne autour de la mise au point de méthodes sûres et efficaces pour traiter la thrombose pathogène. Les variations dans les manifestations artérielles et veineuses de la thrombose et les différentes localisations anatomiques ont entraîné le développement de différentes approches de traitement. Cependant, le traitement aigu repose généralement sur l’utilisation d’une thrombolyse pharmacologique via des activateurs du plasminogène avec un potentiel de thrombectomie mécanique dans certaines circonstances cliniques2.
Le développement de nouvelles stratégies de traitement pharmacologique repose fondamentalement sur des modèles animaux in vivo et des modèles de digestion in vitro pour les essais précliniques 3,4. Les modèles in vivo bénéficient naturellement de leur capacité à capturer l’interaction complexe de divers paramètres physiologiques sur l’efficacité du traitement, y compris la clairance des agents pharmaceutiques ainsi que les interactions cellulaires avec les médicaments. Cependant, cette même complexité rend souvent ces modèles très coûteux et pose des problèmes supplémentaires lorsqu’il s’agit d’isoler la pharmacodynamique/cinétique sous-jacente chez les animaux qui diffère considérablement de la physiologie humaine. Le développement de modèles in vitro a contribué à faciliter un cadre de test distillé dans lequel le développement et le criblage de médicaments peuvent être effectués, mais manque souvent de la fidélité nécessaire pour récapituler l’état pathologique étudié.
Les protocoles in vitro courants pour tester de nouveaux thrombolytiques reposent sur l’utilisation de caillots formés et lysés dans des conditions statiques où la masse résiduelle du caillot sert de critère d’évaluation principal 5,6. Malheureusement, ces techniques ne tiennent pas compte des aspects mécaniques de la lyse des caillots, tels que l’écoulement turbulent et les chutes de pression trans-thrombus qui peuvent modifier considérablement la pharmacodynamique des médicaments testés. De plus, les caillots formés dans des conditions statiques contiennent une microarchitecture qui diffère des caillots physiologiques. Il a été démontré de manière reproductible que la présence d’un cisaillement lors de la formation d’un caillot a un impact sur les caractéristiques du caillot résultant, telles que l’activation plaquettaire et la réticulation de la fibrine. Les caillots produits sous l’effet d’un écoulement de cisaillement présentent une hétérogénéité complexe de la pointe à la queue qui est absente dans les caillots formés statiquement 7,8. De tels écarts par rapport à l’architecture physiologique du caillot peuvent avoir un impact important sur la caractérisation du développement de médicaments, y compris la pénétration du médicament dans un thrombus et l’efficacité de la lyse ultérieure9.
Pour remédier à certaines de ces limitations associées à l’utilisation de modèles statiques de coagulation/lyse de caillot, l’adoption de la boucle de Chandler pour la formation de caillots et la lyse de caillots en présence de cisaillement a entraîné une résurgence10. Bien que de tels systèmes permettent une meilleure représentation de la dynamique de l’écoulement et génèrent des caillots avec une architecture plus pertinente sur le plan physiologique par rapport aux tests relativement statiques, leurs conditions d’écoulement simplifiées représentent tout de même un écart par rapport aux conditions physiologiques. Enfin, des approches microfluidiques ont également été entreprises en raison de leur facilité d’imagerie et de leurs modèles d’écoulement uniformes ; Cependant, ils restent une élimination significative des conditions physiologiques attendues dans les gros vaisseaux principalement affectés dans la plupart des troubles thrombo-emboliques cliniquement pertinents11,12.
En gardant à l’esprit la discussion ci-dessus, nous avons développé un modèle de thrombolyse in vitro haute fidélité pour le dépistage préclinique des médicaments thrombolytiques. Le modèle vise à s’attaquer à certains des pièges actuels décrits ci-dessus dans le domaine du dépistage des nouvelles thérapies thrombolytiques et a été validé pour sa reproductibilité et sa sensibilité à des concentrations variables d’activateur tissulaire du plasminogène (tPA). Le système décrit dans le présent document offre des écoulements de cisaillement physiologiques à l’aide d’une pompe péristaltique, d’un amortisseur de pression, d’un réservoir chauffé, de deux capteurs de pression, d’un fluorimètre en ligne et d’un analogue de caillot formé par cisaillement en boucle de Chandler marqué par fluorescence pour faciliter le suivi en temps réel de la fibrinolyse13. Dans l’ensemble, le système global s’appelle le test de fibrinolyse à flux fluorométrique en temps réel (RT-FluFF Assay)14 et ce manuscrit aborde les subtilités de la mise en place et de l’exécution réussies des tests dans ce modèle de thrombolyse in vitro haute fidélité.
Toutes les méthodes mentionnées ci-dessous sont conformes aux protocoles du comité d’examen institutionnel (IRB) et du comité d’éthique de la recherche humaine de l’établissement. Tous les volontaires en bonne santé ont fourni un consentement écrit et éclairé avant le don de sang. Il convient de noter que tous les documents mentionnés dans le protocole se trouvent dans le Tableau des matériaux. Bien que la WB et le plasma humains soient abordés tout au long de ce protocole, l’utilisation de sang d’animaux de recherche et de produits sanguins appauvris en facteurs peut être achetée et remplacée.
1. Prélèvement de sang total
2. Formation de caillots
3. Configuration de l’instrument RT-FluFF
4. Chargement du caillot dans la boucle d’écoulement
5. Nettoyage du système
Formation de caillot en boucle de Chandler
Lors de la formation des caillots, nous avons généralement visé des quadruples pour nous assurer que s’il existait des valeurs aberrantes de caillots (basées sur la morphologie et la masse macroscopiques), nous avions toujours la capacité d’effectuer des tests de thrombolyse en triple. En supposant des conditions de charge optimales, les caillots devraient tous être assez uniformes en longueur (~3,3 cm), en poids (~100 mg) et en apparence, comme le ...
Formation et étiquetage des caillots
Il a été démontré que la boucle de Chandler fournit un moyen facile et efficace de générer de manière reproductible des caillots qui imitent les thrombus16 in vivo. Des paramètres de réglage précis tels que la taille du tube, les vitesses de rotation, le diamètre du tambour et le temps de coagulation permettent la génération rapide de caillots dans différentes conditions de cisaillement qui peuvent capturer des caract...
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
La recherche rapportée dans cette publication a été soutenue par le National Heart, Lung, And Blood Institute des National Institutes of Health sous le numéro de prix R01HL167877. Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles des National Institutes of Health.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
30 G Disposable Hypodermic Needles | Exel International | 26439 | Other Consumables |
6 mm HSS Lathe Bar Stock Tool 150 mm Long | uxcell | B07SXGSQ82 | Chandler loop, |
96-Well Clear Flat Bottom UV-Transparent Microplate | Corning | 3635 | Other Consumables, Non-treated acrylic copolymer, non-sterile |
Air-Tite Luer-lock Unsterile 60 mL Syringes | Air-Tite | MLB3 | RT-FluFF Apparatus , dampeners |
Arium Mini Plus Ultrapure Water System | Sartorius | NA | DI water source |
Calcium Chloride | Millipore Sigma | C5670 | Other Consumables |
Disposable BP Transducers | AD Instruments | MLT0670 | RT-FluFF Apparatus |
Drager Siemans HemoMed Pod | Drager | 5588822 | RT-FluFF Apparatus |
Drager Siemans Patient Monitor | Drager | SC 7000 | RT-FluFF Apparatus |
Drum (cylinder, diameter 120 mm, width 85 mm) | Chandler loop, | ||
Face Shield | Moxe | SHIELDS10 | Chandler loop, |
Fibrinogen From Human Plasma, Alexa Fluor 488 Conjugate | Thermo Scientific | F13191 | Other Consumables |
Fitting, Polycarbonate, Four-Way Stopcock, Male Luer Lock, Non-Sterile | Masterflex | 30600-04 | RT-FluFF Apparatus |
Fluorescein (FITC) | Thermo Scientific | 119245000 | Other Consumables |
General-Purpose Water Bath | Thermo Scientific | 2839 | Chandler loop, |
Hotplate 4 × 4 | Fisher Scientific | 1152016H | RT-FluFF Apparatus |
Human Source Plasma Fresh-Frozen | Zen-Bio | SER-SPL | Other Consumables, CPDA-1 anticoagulant |
Human Whole Blood | Zen-Bio | SER-WB-SDS | Other Consumables, CPDA-1 anticoagulant |
L/S Easy-Load II Pump Head for High-Performance Precision Tubing, PPS Housing, SS Rotor | Masterflex | 77200-62 | RT-FluFF Apparatus, Pump Head |
L/S Variable-Speed Digital Drive Pump with Remote I/O, 6 to 600 rpm; 90 to 260 VAC | Masterflex | 7528-10 | RT-FluFF Apparatus, Pump |
Motor Speed Controller | CoCocina | ZK-MG | Chandler loop, |
Nalgene Tubing T-Type Connectors | Thermo Scientific | 6151-0312 | RT-FluFF Apparatus |
Peristaltic pump tubing | Masterflex | 06424-15 | Other Consumables |
Phosphate buffered saline | Millipore Sigma | P3813 | Other Consumables, Powder, pH 7.4, for preparing 1 L solutions |
SpectraMax M5 multi-detection microplate reader system (or other fluorescence detection) | Molecular Devices | M5 | RT-FluFF Apparatus |
Switching Power Supply | SoulBay | UC03U | Chandler loop, |
Thermo Scientific National Target All-Plastic Disposable Syringes 10 mL | Thermo Scientific | S751010 | Other Consumables |
Tissue plasminogen activator, human | Millipore Sigma | T0831 | Other Consumables |
Tubing ID 1/4'', OD 3/8'' | Fisher Scientific | AGL00017 | Other Consumables, cut into 1.5cm sections use to connect tubing to T-type connectors |
Tubing ID 5/32", OD 7/32" | Tygon | ND-100-65, ADF 00009 | Other Consumables |
V3 365 nm Mini - Black Light UV Flashlight | uvBeast | uvB-V3-365-MINI | Chandler loop, used to check completed clots |
ZGA37RG ZYTD520 DC Motor, 12 V, 100 rpm | Pangyoo | ZGA37RG | Chandler loop, |
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