A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
בדיקות טרומבוליזה חוץ-גופית נאבקו לעתים קרובות לשכפל תנאי in-vivo בין אם בפקקת המודל המעוכלת או בסביבה שבה מתרחשת פקקת. במאמר זה, אנו חוקרים כיצד צימוד לולאת צ'נדלר ובדיקת פיברינוליזה פלואורומטרית זורמת בזמן אמת (RT-FluFF) משמש לניטור ליזה של קרישי דם באיכות גבוהה, ex-vivo.
טרומבואמבוליזם וסיבוכים נלווים הם גורם מוביל לתחלואה ותמותה ברחבי העולם ובדיקות שונות פותחו כדי לבדוק את יעילות התרופה הטרומבוליטית הן במבחנה והן in vivo. יש ביקוש גובר למודלים רלוונטיים יותר מבחינה פיזיולוגית של קריש דם במבחנה לפיתוח תרופות בשל המורכבות והעלות הכרוכות במודלים של בעלי חיים, בנוסף לחוסר התרגום שלהם לעתים קרובות לפיזיולוגיה האנושית. זרימה, לחץ וקצב גזירה הם מאפיינים חשובים של מערכת הדם, כאשר קרישי דם הנוצרים תחת זרימה מציגים מורפולוגיה ומאפייני עיכול שונים מאשר קרישי דם שנוצרו באופן סטטי. גורמים אלה לעתים קרובות אינם מיוצגים בבדיקות קונבנציונליות של עיכול קרישי דם במבחנה , אשר יכולות להיות להן השלכות פרמקולוגיות המשפיעות על שיעורי ההצלחה של תרופות.
בדיקת Real-T ime Fluorometric Flowing Fibrinolysis (RT-FluFF) פותחה כפלטפורמת בדיקת פקקת באיכות גבוהה המשתמשת בקרישי דם מתויגים פלואורסצנטית הנוצרים תחת זרימת גזירה, אשר מתעכלים לאחר מכן באמצעות פלזמה במחזור בנוכחות או היעדר חומרים פרמצבטיים פיברינוליטיים. שינוי קצבי הזרימה הן של שלבי היווצרות קרישי הדם והן של שלבי עיכול הקריש מאפשר למערכת לחקות מצבים עורקיים, ריאתיים וורידיים על פני מערכי ניסוי מגוונים ביותר. ניתן לבצע מדידות ברציפות באמצעות פלואורומטר בתוך הקו או על ידי לקיחת נקודות זמן בדידות, כמו גם מדידת מסת קריש נקודת קצה קונבנציונלית. בדיקת RT-FluFF היא מערכת גמישה המאפשרת מעקב בזמן אמת אחר עיכול קריש דם בתנאי זרימה המייצגים בצורה מדויקת יותר תנאים פיזיולוגיים in-vivo תוך שמירה על הבקרה והשחזור של מערכת בדיקות במבחנה.
מחלות הנובעות ביסודן מאטיולוגיות טרומבו-אמבוליות מהוות מקור עיקרי לתחלואה ולתמותה בחברה של ימינו. ביטויים של פתוגנזה טרומבו-אמבולית כוללים, אך אינם מוגבלים לאוטם שריר הלב, שבץ איסכמי, פקקת ורידים עמוקים ואמבולי ריאתי1. כמות עצומה של מחקר מתמשך, המתפרש על פני דיסציפלינות רבות, סובבת סביב פיתוח שיטות בטוחות ויעילות להתמודדות עם פקקת פתוגנית. שינויים בביטויים עורקיים וורידיים של פקקת ומיקומים אנטומיים משתנים הביאו לפיתוח גישות טיפול שונות. עם זאת, טיפול אקוטי מסתמך בדרך כלל על שימוש תרומבוליזה פרמקולוגית באמצעות מפעילי פלסמינוגן עם פוטנציאל לכריתת תרומבקטומיה מכנית בנסיבות קליניות מסוימות2.
הפיתוח של אסטרטגיות טיפול פרמקולוגיות חדשניות מסתמך ביסודו הן על מודלים של בעלי חיים in-vivo והן על מודלים של עיכול במבחנה לבדיקות פרה-קליניות 3,4. מודלים של In-vivo נהנים באופן טבעי מיכולתם ללכוד את האינטראקציה המורכבת של פרמטרים פיזיולוגיים שונים על יעילות הטיפול הכוללים פינוי של חומרים פרמצבטיים כמו גם אינטראקציות תאיות עם תרופות. עם זאת, אותה מורכבות הופכת לעתים קרובות מודלים כאלה ליקרים למדי ומציגה בעיות נוספות כאשר מנסים לבודד את הפרמקו-דינמיקה/קינטיקה הבסיסית בבעלי חיים השונים באופן משמעותי מהפיזיולוגיה האנושית. הפיתוח של מודלים במבחנה סייע בכך שהקל על סביבת בדיקות מזוקקות שבה ניתן לבצע פיתוח תרופות ובדיקות סקר, אך לעתים קרובות חסרה את הנאמנות הדרושה כדי לשחזר את מצב המחלה הנחקר.
פרוטוקולים במבחנה נפוצים לבדיקת טרומבוליטיקה חדשנית מסתמכים על ניצול קרישי דם שנוצרו וליזה בתנאים סטטיים שבהם מסת הקריש השיורית משמשת כנקודת הקצה העיקרית 5,6. למרבה הצער, טכניקות כאלה אינן מסתיירות בהיבטים המכניים של ליזה קרישה כגון זרימה טורבולנטית וטיפות לחץ טרנס-טרומבוס שיכולות לשנות באופן משמעותי את הפרמקודינמיקה של תרופות בדיקה. בנוסף, קרישי דם הנוצרים בתנאים סטטיים מכילים מיקרו-ארכיטקטורה השונה מקרישי דם פיזיולוגיים. נוכחות של גזירה במהלך היווצרות קריש הוכחה כמשפיעה על מאפייני הקריש המתקבלים כגון הפעלת טסיות דם וקישור פיברין. קרישי דם המיוצרים תחת זרימת גזירה מפגינים הטרוגניות מורכבת מקצה לזנב הנעדרת בקרישי דם שנוצרו סטטית 7,8. סטיות כאלה מארכיטקטורת הקריש הפיזיולוגי עשויות להשפיע על אפיון פיתוח תרופות חשוב הכולל חדירת תרופה בתוך פקקת ויעילות ליזה לאחר מכן9.
כדי להתמודד עם חלק מהמגבלות הללו הקשורות לשימוש במודלים סטטיים של קרישה / קריש דם, אימוץ לולאת צ'נדלר הן ליצירת קריש והן לליזה של קריש דם בנוכחות גזירה ראה התעוררות מחודשת10. למרות שמערכות כאלה מאפשרות ייצוג טוב יותר של דינמיקת זרימה ומייצרות קרישי דם עם ארכיטקטורה רלוונטית יותר מבחינה פיזיולוגית בהשוואה לבדיקות סטטיות יחסית, תנאי הזרימה הפשוטים שלהן עדיין מייצגים סטייה מהתנאים הפיזיולוגיים. לבסוף, גישות מיקרופלואידיות ננקטו גם בשל קלות ההדמיה ודפוסי הזרימה האחידים שלהן; עם זאת, הם עדיין מהווים הסרה משמעותית מהתנאים הפיזיולוגיים הצפויים בתוך כלי הדם הגדולים יותר המושפעים בעיקר ברוב הפרעות טרומבו-אמבוליות רלוונטיות מבחינה קלינית11,12.
בהתחשב בדיון לעיל, פיתחנו מודל תרומבוליזה במבחנה באיכות גבוהה לבדיקת תרופות תרומבוליטיות פרה-קליניות. המודל נועד לטפל בכמה מהמלכודות הנוכחיות שפורטו לעיל בתחום הסינון החדשני לטיפול תרומבוליטי ואומת לשחזור ורגישות בריכוזים משתנים של מפעיל פלסמינוגן רקמתי (tPA). המערכת המתוארת כאן מציעה זרמי גזירה פיזיולוגיים באמצעות משאבה פריסטלטית, מדכאת לחץ, מאגר מחומם, שני חיישני לחץ, פלואורומטר מובנה ואנלוג צ'נדלרי בצורת קריש גזירה עם תווית פלואורסצנטית כדי להקל על מעקב בזמן אמת אחר פיברינוליזה13. יחד, המערכת הכוללת נקראת Real-Time Fluorometric Flowing Fibrinolysis Assay (RT-FluFF Assay)14 וכתב יד זה ידון במורכבויות של הקמה והפעלה מוצלחת של בדיקות במודל טרומבוליזה חוץ-גופית זה באיכות גבוהה.
כל השיטות המוזכרות להלן הן בהתאם לפרוטוקולים של ועדת הביקורת המוסדית (IRB) וועדת האתיקה המוסדית למחקר אנושי. כל המתנדבים הבריאים נתנו הסכמה בכתב ומדעת לפני תרומת הדם. שימו לב, ניתן למצוא את כל החומרים המוזכרים בפרוטוקול בטבלת החומרים. בעוד ש-WB ופלזמה אנושיים נידונים לאורך פרוטוקול זה, ניתן לרכוש ולהחליף את השימוש בדם של חיות מחקר ובמוצרי דם מרוקנים מפקטורים.
1. איסוף דם שלם
2. היווצרות קריש
3. הגדרת מכשיר RT-FluFF
4. העמסת הקריש לתוך לולאת הזרימה
5. ניקוי המערכת
היווצרות קריש לולאת צ'נדלר
ביצירת קרישי דם, כיוונו בדרך כלל למרובעים כדי להבטיח שאם קיימים חריגים כלשהם של קריש דם (בהתבסס על מורפולוגיה גסה ומסה), עדיין תהיה לנו היכולת להריץ בדיקות תרומבוליזה משולשות. בהנחה של תנאי העמסה אופטימליים, קרישי הדם צריכים להיות אחידים למדי באורך (~3.3 ...
היווצרות קריש דם ותיוג
לולאת צ'נדלר הוכחה כמספקת אמצעי קל ויעיל ליצירת קרישי דם המחקים תרומבי 16 in-vivo. פרמטרים של כוונון עדין כגון גודל צינורות, מהירויות סיבוב, קוטר תוף וזמן קרישה מאפשרים יצירה מהירה של קרישי דם בתנאי גזירה שונים שיכולים ללכוד תכונות אדריכליות ...
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
המחקר שדווח בפרסום זה נתמך על ידי המכון הלאומי ללב, ריאות ודם של המכונים הלאומיים לבריאות תחת פרס מספר R01HL167877. התוכן הוא באחריותם הבלעדית של המחברים ואינו מייצג בהכרח את הדעות הרשמיות של המכונים הלאומיים לבריאות.
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 |
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, |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved