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Method Article
Os ensaios de trombólise in vitro muitas vezes têm lutado para replicar as condições in vivo, seja no trombo modelo que está sendo digerido ou no ambiente em que a trombólise está ocorrendo. Aqui, exploramos como o acoplamento do loop de Chandler e do ensaio de fibrinólise de fluxo fluorométrico em tempo real (RT-FluFF) é usado para monitoramento de lise de coágulo de alta fidelidade, ex-vivo.
O tromboembolismo e as complicações relacionadas são uma das principais causas de morbidade e mortalidade em todo o mundo e vários ensaios foram desenvolvidos para testar a eficiência dos medicamentos trombolíticos in vitro e in vivo. Há uma demanda crescente por modelos de coágulos in vitro fisiologicamente mais relevantes para o desenvolvimento de medicamentos devido à complexidade e ao custo associados aos modelos animais, além de sua frequentemente falta de traduzibilidade para a fisiologia humana. Fluxo, pressão e taxa de cisalhamento são características importantes do sistema circulatório, com coágulos formados sob fluxo exibindo morfologia e características de digestão diferentes dos coágulos formados estaticamente. Esses fatores geralmente não são representados em ensaios convencionais de digestão de coágulos in vitro , o que pode ter implicações farmacológicas que afetam as taxas de sucesso da tradução de medicamentos.
O ensaio defluorólise orométrica de Flowing (RT-FluFF) foi desenvolvido como uma plataforma de teste de trombólise de alta fidelidade que usa coágulos marcados com fluorescência formados sob fluxo de cisalhamento, que são então digeridos usando plasma circulante na presença ou ausência de agentes farmacêuticos fibrinolíticos. Modificar as taxas de fluxo das etapas de formação e digestão do coágulo permite que o sistema imite as condições arteriais, pulmonares e venosas em configurações experimentais altamente diversas. As medições podem ser feitas continuamente usando um fluorômetro em linha ou tomando pontos de tempo discretos, bem como uma medição convencional da massa do coágulo do ponto final. O ensaio RT-FluFF é um sistema flexível que permite o rastreamento em tempo real da digestão do coágulo sob condições de fluxo que representam com mais precisão as condições fisiológicas in vivo, mantendo o controle e a reprodutibilidade de um sistema de teste in vitro.
As doenças decorrentes fundamentalmente de etiologias tromboembólicas apresentam uma importante fonte de morbidade e mortalidade na sociedade atual. As manifestações da patogênese tromboembólica incluem, mas não estão limitadas a, infartos do miocárdio, acidentes vasculares cerebrais isquêmicos, tromboses venosas profundas e embolia pulmonar1. Uma enorme quantidade de pesquisas em andamento, abrangendo várias disciplinas, gira em torno do desenvolvimento de métodos seguros e eficazes para lidar com a trombose patogênica. Variações nas manifestações arteriais e venosas da trombose e localizações anatômicas variadas resultaram no desenvolvimento de diferentes abordagens de tratamento. No entanto, o tratamento agudo geralmente depende do uso de trombólise farmacológica via ativadores de plasminogênio com potencial para trombectomia mecânica em certas circunstâncias clínicas2.
O desenvolvimento de novas estratégias de tratamento farmacológico depende fundamentalmente de modelos animais in vivo e modelos de digestão in vitro para testes pré-clínicos 3,4. Os modelos in vivo se beneficiam naturalmente de sua capacidade de capturar a complexa interação de vários parâmetros fisiológicos na eficácia do tratamento, que incluem a depuração de agentes farmacêuticos, bem como interações celulares com medicamentos. No entanto, essa mesma complexidade geralmente torna esses modelos bastante caros e introduz problemas adicionais ao tentar isolar a farmacodinâmica / cinética subjacente em animais que diferem significativamente da fisiologia humana. O desenvolvimento de modelos in vitro ajudou a facilitar um ambiente de teste destilado no qual o desenvolvimento e a triagem de medicamentos podem ser realizados, mas muitas vezes carecem da fidelidade necessária para recapitular o estado da doença que está sendo estudado.
Protocolos in vitro comumente encontrados para testar novos trombolíticos dependem da utilização de coágulos formados e lisados sob condições estáticas, em que a massa residual do coágulo serve como desfecho primário 5,6. Infelizmente, essas técnicas não levam em conta os aspectos mecânicos da lise do coágulo, como fluxo turbulento e quedas de pressão transtrombo, que podem alterar significativamente a farmacodinâmica dos medicamentos em teste. Além disso, os coágulos formados sob condições estáticas contêm microarquitetura que difere dos coágulos fisiológicos. A presença de cisalhamento durante a formação do coágulo demonstrou reprodutivelmente afetar as características do coágulo resultante, como ativação plaquetária e reticulação da fibrina. Os coágulos produzidos sob fluxo de cisalhamento exibem heterogeneidade complexa da ponta à cauda que está ausente em coágulos formados estaticamente 7,8. Tais desvios da arquitetura fisiológica do coágulo podem afetar a importante caracterização do desenvolvimento de medicamentos que inclui a penetração do medicamento dentro de um trombo e a subsequente eficiência da lise9.
Para abordar algumas dessas limitações associadas ao uso de modelos estáticos de coagulação / lise de coágulo, a adoção da alça de Chandler para formação de coágulos e lise de coágulos na presença de cisalhamento ressurgiu10. Embora tais sistemas permitam uma melhor representação da dinâmica do fluxo e gerem coágulos com arquitetura fisiologicamente mais relevante em comparação com ensaios relativamente estáticos, suas condições de fluxo simplificadas ainda representam um desvio das condições fisiológicas. Por fim, abordagens microfluídicas também foram realizadas devido à sua facilidade de imagem e padrões de fluxo uniformes; no entanto, eles permanecem uma remoção significativa das condições fisiológicas esperadas dentro dos vasos maiores afetados principalmente na maioria dos distúrbios tromboembólicos clinicamente relevantes 11,12.
Com a discussão acima em mente, desenvolvemos um modelo de trombólise in vitro de alta fidelidade para triagem pré-clínica de drogas trombolíticas. O modelo visa abordar algumas das armadilhas atuais detalhadas acima no domínio da nova triagem de terapia trombolítica e foi validado quanto à reprodutibilidade e sensibilidade em concentrações variadas de ativador de plasminogênio tecidual (tPA). O sistema aqui descrito oferece fluxos de cisalhamento fisiológicos utilizando uma bomba peristáltica, um amortecedor de pressão, um reservatório aquecido, dois sensores de pressão, um fluorômetro em linha e um análogo de coágulo formado por cisalhamento de Chandler marcado com fluorescência para facilitar o rastreamento em tempo real da fibrinólise13. Em conjunto, o sistema geral é chamado de Ensaio de Fibrinólise de Fluxo Fluorométrico em Tempo Real (RT-FluFF Assay)14 e este manuscrito discutirá os meandros da configuração e execução bem-sucedidas de ensaios neste modelo de trombólise in vitro de alta fidelidade.
Todos os métodos mencionados abaixo estão de acordo com os protocolos do conselho de revisão institucional (IRB) e do comitê institucional de ética em pesquisa humana. Todos os voluntários saudáveis forneceram consentimento informado e por escrito antes da doação de sangue. É importante observar que todos os materiais referenciados no protocolo podem ser encontrados na Tabela de Materiais. Embora o WB e o plasma humanos sejam discutidos ao longo deste protocolo, o uso de sangue animal de pesquisa e produtos sanguíneos com fator depletado pode ser comprado e substituído.
1. Coleta de sangue total
2. Formação de coágulos
3. Configuração do instrumento RT-FluFF
4. Carregando o coágulo no circuito de fluxo
5. Limpando o sistema
Formação de coágulo de alça de Chandler
Na formação de coágulos, geralmente buscamos quadruplicados para garantir que, se existissem outliers de coágulos (com base na morfologia bruta e na massa), ainda tivéssemos a capacidade de executar ensaios de trombólise triplicada. Assumindo condições ideais de carga, os coágulos devem ser todos bastante uniformes em comprimento (~ 3,3 cm), peso (~ 100 mg) e aparência, conforme representado na Figura 3. Ao empregar o ...
Formação e rotulagem de coágulos
A alça de Chandler demonstrou fornecer um meio fácil e eficaz de gerar coágulos de forma reprodutível que imitam trombos in vivo 16. Parâmetros de ajuste fino, como tamanho da tubulação, velocidades de rotação, diâmetro do tambor e tempo de coagulação, permitem a rápida geração de coágulos sob diferentes condições de cisalhamento que podem capturar características arquitetônicas apreciadas em uma variedade de trom...
Os autores não têm conflitos de interesse a divulgar.
A pesquisa relatada nesta publicação foi apoiada pelo Instituto Nacional do Coração, Pulmão e Sangue dos Institutos Nacionais de Saúde sob o Prêmio Número R01HL167877. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente as opiniões oficiais dos Institutos Nacionais de Saúde.
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, |
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