Este manuscrito describe el uso de técnicas de absorción nasal y bronquial, específicamente utilizando matrices absorbentes sintéticos (SAM) para el líquido de la mucosa de revestimiento (MLF) de la vía aérea superior e inferior de la muestra. Estos métodos proporcionan mejor estandarización y tolerabilidad que técnicas de muestreo respiratorias existentes.
Los métodos de absorción nasal (NA) y absorción bronquial (BA) utilizan matrices absorbentes sintéticos (SAM) para absorber el líquido de la mucosa de revestimiento (MLF) del tracto respiratorio humano. NA es una técnica no invasiva que absorbe el líquido desde el cornete nasal inferior y causa mínimas molestias. NA ha rendido resultados reproducibles con la capacidad de repetir con frecuencia el muestreo de las vías respiratorias superiores.
En comparación, otros métodos de muestreo de la mucosa respiratoria, como aspiración nasofaríngea (NPA) y vajillas convencionales, son más invasivos y pueden resultar en una mayor variabilidad de los datos. Otros métodos tienen limitaciones, por ejemplo, biopsias y procedimientos bronquiales son invasivos, esputo contiene muchos muertos y muriendo las células y requiere licuefacción, condensado de aire espirado (EBC) contiene agua y saliva y lavado las muestras son diluidas y variable.
BA se puede realizar a través del canal de trabajo de un broncoscopio en la clínica. El muestreo es bien tolerado y puede llevarse a cabo en múltiples sitios en la vía aérea. BA los resultados en muestras MLF siendo menos diluida que las muestras del lavado (BAL) broncoalveolar.
Este artículo demuestra las técnicas de NA y BA, así como el procesamiento de laboratorio de las muestras resultantes, que puede ser adaptada al deseada biomarcador aguas abajo se mide. Estas técnicas de absorción son alternativas útiles para las técnicas convencionales de muestreo utilizadas en la investigación clínica respiratoria.
Mayoría de las enfermedades respiratoria causa una respuesta inflamatoria, y hay una necesidad urgente para el muestreo de la superficie de la mucosa respiratoria en rinitis alérgica, infecciones virales y fúngicas, tuberculosis, asma, enfermedad pulmonar obstructiva crónica, pulmonar fibrosis y pulmón cáncer 1. Aspirado nasofaríngeo (NPA), el lavado nasal y lavado broncoalveolar (BAL) son técnicas comunes para el muestreo de las vías respiratorias superiores e inferiores. Sin embargo, estas técnicas presentan problemas considerables como pobre tolerabilidad, dilución de mediadores inflamatorios y la incapacidad para repetir con frecuencia de muestreo2. Una alternativa para el muestreo de NPA es el uso de hisopos, o nailon floqueado, algodón, o rayón3,4, pero estos también tienen limitaciones, ya que provocan malestar y daño para el epitelio nasal y en algún atascamiento irreversible de casos de mediadores inflamatorios5. Estas técnicas generalmente no pueden ser repetidas en serie más de una hora, y técnicas alternativas pueden ser más eficaces para la detección de baja abundancia citoquinas y quimioquinas5,6. Además, la variabilidad de usuario asociada con estas técnicas puede generar inconsistencias en los datos, dando como resultado la exigencia de grandes cohortes de pacientes.
Alternativomente, técnicas de absorción utilizando esponjas naturales y sintéticos se han utilizado para recoger MLF de superficies de la mucosa. Esponjas oftálmicas compuesto de celulosa natural (e.g., Weck-cel) se han utilizado para muestra saliva, cervical y secreciones vaginales7. Además, esponjas sintéticas de alcohol polivinílico (PVA) y acetato de polivinilo hidroxilado (HPVA) han sido utilizados8. Siete diferentes materiales absorbentes han sido comparados para el muestreo de fluido oral antes de medir anticuerpos9, mientras que mini-esponjas de poliuretano han sido utilizados para recoger lágrimas humanas10.
Papel de filtro de celulosa natural de la planta del algodón ha sido ampliamente utilizado para absorber las secreciones nasales desde el libro pionero de Alam y colegas en 199211,12,13,14, 15,16,17. Discos de papel filtro se han producido desde tarjetas de filtro (por ejemplo, Shandon) y se han utilizado para medir histaminas y citoquinas después de controlado retos alergénicos nasal y con exposición de alergeno natural18,19 ,20,21. Sin embargo, diferentes lotes de papel de filtro varían en su grado de unión a proteínas y algunas no liberan citoquinas. Métodos utilizando una matriz absorbente sintético (SAM), por lo tanto han sido desarrollados2,22,23. Sam ahora se utilizan generalmente para obtener MLF nasal por na Estos materiales absorbentes son cómodos de usar y puede obtener FML incluso de narices inflamadas a intervalos frecuentes durante largos períodos de tiempo.
Absorción nasal es una forma de toma de muestras de mucosa precisión utilizando un SAM para el muestreo de la FML en la vía aérea superior. NA dispositivos se fabrican como dispositivos médicos-marcado CE de materiales de grado médico, con habitaciones limpias y libres de polvo y alérgenos. El sampler de NA consiste en una manija y SAM en un criotubo estéril. El SAM consiste en polímeros, típicamente de las fibras, pero también está disponible como espuma y estas son seleccionadas para ser suave y absorbente, con rápido drenaje para recolección de muestras. Sam tienen Unión a proteínas mínimo para permitir la elución eficiente de absorberlos secreciones. NA es una técnica muy suave, no invasiva que puede realizarse en los donantes de todas las edades. Además, serie muestra, incluso cada pocos minutos, es posible. NA ha sido validado contra la vía aérea superior existente5 de técnicas de muestreo y muestreo repetitivo ha permitido la generación de datos cinéticos siguiendo el reto de la vía aérea con alérgeno23,24,25, 26 de la endotoxina bacteriana y viral tipo TLR agonistas (Jha, a. et al., manuscrito en preparación). NA también se ha utilizado en los niños a investigar la historia natural de atopia27,28,29 y en bronquiolitis viral30.
Bronchoscopic microsampling (BMS) es un procedimiento para la recolección de la FML en la vía aérea inferior que ha sido desarrollada por Olympus31,32,33. Desafortunadamente, este sistema BMS está autorizada sólo en Japón. Olympus fuente dos sistemas BMS: uno con un poliéster hidroxilado fibroso (FHPE) sonda34,35,36,37, y con un algodón probe33,38, 39 , 40 , 41 , 42 , 43. un gran obstáculo ha sido que la sonda BMS utilizada en pacientes con asma causado contacto mucosa, sangrado, con la mitad de todas las muestras contaminadas con sangre. Los autores concluyeron que no era factible muestra MLF usando este sistema BMS de vías aéreas periféricas en pacientes de asma43.
Como alternativa, hemos desarrollado BA con un SAM suave que se puede realizar durante la investigación bronchoscopic de las vías respiratorias inferiores, incluyendo después de la infección experimental de sujetos asmáticos con rinovirus6. El dispositivo BA consta de: un catéter hueco externo, una pieza de mano que en la activación permite extruir el SAM y un alambre de guía plástico central que tiene el SAM en su extremo. NA, kits de BA están fabricados de materiales de grado médico, con habitaciones limpias y libres de polvo y alérgenos. Además, los dispositivos son CE marcado y reciben gamma irradiadas. La banda de SAM es suave, absorbente y tiene rápido wicking para recogida de muestras. También tiene Unión a proteínas mínimo para permitir la elución eficiente de absorberlos secreciones. El dispositivo puede caber por el canal de trabajo de un broncoscopio y se puede utilizar para rápidamente y exactamente la muestra FML en sitios específicos de interés dentro de la vía aérea. A diferencia de BAL o BMS, BA no resulta en sangrado contacto o malestar adicional del paciente posterior al procedimiento.
Debe prestar cuidadosa atención al procesamiento de las muestras NA y BA. Las muestras pueden estar directamente congelados y procesados en lotes o se pueden procesar inmediatamente. El tipo de procesamiento puede ser adaptado hacia ciertas aplicaciones posteriores, incluyendo inmunoensayos para citoquinas, quimiocinas e inmunoglobulinas o elutions de viral, bacteriana, y célula huésped asociado RNA. Presentamos la colección clínica y laboratorio de técnicas de procesamiento asociadas a NA y BA como una guía para los investigadores clínicos.
Resultados de técnicas de muestreo de las vías respiratorias existentes son considerados como altamente variable; técnicas de muestreo alternativos son necesarios para estandarizar la investigación dentro de este campo5. NA BA permiten muestreo de la FML de forma no invasiva y tienen un potencial interesante para medir la respuesta inmune en sanas y enfermas de vías respiratorias. Estas técnicas ofrecen numerosas ventajas potenciales sobre las técnicas existentes, incluyendo una mayor tolerabilidad, velocidad de muestreo, la capacidad para repetir con frecuencia muestreo, menor variabilidad inter-usuario y disminuyeron la dilución de mediadores inmunes5 . La duración de la absorción y la técnica de procesamiento utilizada debe ser optimizada para cada estudio y rigurosamente mantenida entre eventos de muestreo. Además, en el caso de BA, el sitio de muestreo dentro de la vía aérea debe cuidadosamente replicarse entre individuos.
NA y sobre todo BA, son todavía relativamente novedosas técnicas para la investigación clínica. Sin embargo, los beneficios de estas técnicas han resultado de su uso en numerosos estudios, incluyendo validación cuidadosa frente a técnicas alternativas5. Estos dispositivos están disponibles como dispositivos de marcado CE listo para uso generalizado en la investigación respiratoria. Mientras que la NA y BA generar mucho menores volúmenes de muestra de técnicas de muestreo alternativos, mayores concentraciones obtenidas pueden resultar en una mayor sensibilidad para mediadores inmunes de baja abundancia.
Dependiendo de las aplicaciones de bajada deseadas, se pueden congelar directamente muestras NA y BA para posterior tratamiento, mejorar la factibilidad del estudio en un entorno de investigación clínica. El protocolo para el manejo de la muestra también se puede adaptar a aplicaciones particulares aguas abajo. Las técnicas de proceso propuesto pueden ser utilizadas para la colección de proteína o mediadores inmunes lípidos o ácidos nucleicos, pero deben ser optimizadas para cada estudio. En particular, FML puede ser eluido con buffers diferentes. En primer lugar, puede utilizarse buffer de inmunoensayo para medir anticuerpos6,45, mucosa citocinas y quimiocinas. Buffers con mayores niveles de detergente pueden utilizarse también para garantizar se produce lisis celular, permitiendo la inclusión de intracelular citoquinas. Extracción de ARN caotrópico buffers deben utilizarse para la determinación de la infección viral, viral de la carga, anfitrión mRNA y el microbioma. Alternativamente, pueden utilizarse disolventes orgánicos para anti-lípidos y espectrometría de masas.
En conclusión, la absorción directa de la FML de superficies de la mucosa es una técnica apasionante con potencial uso en enfermedades mucosa respiratorias, gastrointestinal, urogenitales y otros. Sin embargo, estas técnicas prometedoras de absorción requerirá validación precisa de muestreo y elaboración técnica para los ensayos individuales (biomarcadores) en cada ajuste de la enfermedad. Además, estas técnicas de muestreo mucosa precisión novela requerirá validación contra las muestras convencionales, como de sangre, aliento y esputo. Con estas técnicas, FML puede utilizarse para medir microbios, citocinas, quimiocinas, prostanoides y anticuerpos.
The authors have nothing to disclose.
Financiación: Este trabajo fue apoyado por fondos del Instituto Imperial para centro de investigación biomédica investigación de la salud (NIHR) (BRC), la unidad NIHR de investigación de protección de salud (HPRU) en las infecciones respiratorias en el Imperial College de Londres en asociación Salud pública de Inglaterra (PHE) y el centro de investigación traslacional NIHR Imperial seguridad del paciente. Las opiniones expresadas son las de los autores y no necesariamente del NHS, el NIHR, el Departamento de salud o salud pública de Inglaterra.
Nasosorption (adult, 7mm width) | Hunt Developments | NSFL-FXI-11 | Different sizes are available for different patient groups/ages. |
Bronchosorption | Hunt Developments | BSFL-FXI-11 | Minimum bronchoscope channel size 2mm; Max working length 815mm |
Corning Costar Spin-X centrifuge tube filters (without membrane) | Sigma Aldrich | CLS9301-1000EA | |
Corning Costar Spin-X centrifuge tube filters (0.22um membrane) | Sigma Aldrich | CLS8160-24EA | For sterilisation of samples with infection risk. |
Assay (elution) buffer | Millipore | AB-33k | Not listed on the Millipore website but available through enquiry or general lab supply companies, such as Cedarlane. Contains 0.05% Tween-20 and 1% BSA. |
NP-40 Cell lysis buffer | Life Technologies | FNN0021 | Add bovine serum albumin to 1% (w/v). Can recover higher absolute mediator levels. |
Buffer RLT (RNA extraction) | Qiagen | 79216 | Allows recovery of RNA from nasosorption and bronchosorption samples. |
Trifluoroacetic acid | Sigma Aldrich | 302031-100ML-M | For elution of samples to be used in HPLC applications |
2.0ml micro-centrifuge tubes | Costar | 3213 | 2ml tubes are required for the Spin-X tube filters, traditional 1.5ml tubes will not fit these. |