משלוח תרופות ישיר לכליות דרך עורק הכליה
Summary
כתב יד זה מתאר שיטה להעברה ממוקדת לכליה אחת באמצעות קטטר שהונח בבטן הבטן האינפרנלית בעכבר.
Abstract
יש צורך בזריקות מכוונות כדי לאפשר חשיפה מוגברת וספציפית לכליות להערכה יעילה של מטרות סמים בתחום מחקר הכליות. הצטברות של תרופות באיברים מסוימים עלולה להוליד השפעות שליליות ולא רצויות, בהתאם לאופי של הזרקה. כדי למזער את הדליפה ו/או הצטברות ברקמות אחרות, השיטה המתוארת בזאת מכוונת את הניסוח למחזור הדם של עורק הכליה על ידי החדרת קטטר לאבר העורקים הכלייתי אינפרא, ממש מתחת למקום שבו הוא מסתעף לתוך עורק הכליה, וכתוצאה מכך הכליה כמו הגיע לראשונה איבר והפצה של ניסוח בכליות.
כתב יד זה מספק תיאור מפורט של השיטה, כמו גם אתגריה וקשייה. היא מנחה את הנסיין להיות מיומן עם סוג זה של מיקרו-כירורגיה הדורשת דיוק בתנאים סטריליים. מהירות חיונית למזעור איסכמיה ותרגול ההליך יגדיל את הסיכוי לזריקות מוצלחות ללא תופעות לוואי. על ידי לווסת את הזמן בין הזרקה רפרושופ, כמו גם את נפח מוזרק, הסיכון של זליגה לאיברים אחרים הוא הקלה.
שים לב כי טכניקה זו מתאימה לאסטרטגיות מנון יחיד.
Introduction
בתחום המחקר הפרה-קליני בתעשיית התרופות, פיתוח מודלים ושיטות הוא חלק מהעבודה היומיומית. יש עניין גובר ביכולת לכוון תרופות לאיברים ספציפיים, או אפילו לתאים נפרדים של איבר, ללא זליגה/לכלימה גדולה, דרך זרם הדם, לרקמות אחרות. זה כדי לאפשר חשיפה מוגברת וספציפית להערכה יעילה של יעדי תרופות במודלים של אזורי מחלה שונים 1,2,3,4.
דרך נפוצה להעברת חומרים היא על ידי מסלולים מערכתיים (למשל, דרך וריד הזנב) שכן הוא פחות פולשני מהשיטה המתוארת בכתב יד זה. עם זאת, הממשל המערכתי מגביר את הסיכון לחילוף חומרים מוגבר או הצטברות של התרכובת ברקמות אחרות מאשר איבר היעד המיועד, כאשר עוברים דרך איברי סינון כגון הריאה, הכבד והטחול 2,3,5. מלבד לא להגיע לרקמה המיועדת, זה עלול להוליד השפעות שליליות ו/או לא רצויות, בהתאם לאופי של הזרקה. רק מולקולות קטנות מאוד לעבור את נימים של סינון איברים ולכן משלוח ממוקד חשוב במיוחד אם עובדים עם מולקולות גדולות יותר 6.
כדי למזער את הדליפה ו/או הצטברות של ניסוח מוזרק, ברקמות אחרות, השיטה המתוארת בזאת מכוונת את הניסוח למחזור הדם של עורק הכליה באמצעות קטטר המוחדר לתוך אב העורקים הבטן ממש מתחת למקום שבו הוא מסתעף לתוך עורק הכליה, וכתוצאה מכך הכליה כמו איבר הגיע לראשונה. יתרון נוסף עם הממשל המודרך הזה הוא כי מינון / נפח נמוך יותר ניתן להשתמש כדי להגיע לאותה רמה של חשיפה כפי שהושג באמצעות ניהול מערכתי 3.
מסלולים אחרים של הממשל נחקרו, למשל, זריקות באמצעות קטטר ישירות לתוך עורק הכליה. בידיים שלנו, זה נמצא כדי להציג סיכון גבוה יותר של כישלון להחזיר את זרימת הדם לכליה. הקוטר הקטן מאוד של עורק הכליה (בקוטר של כ-0.35-0.55 מ”מ) הופך את החתך לגדול יחסית ומהווה סיכון לחסימת ו/או תסחיף בעת סגירת חור הכניסה. על פי הניסיון שלנו נזק איסכמי הקשורים לכליה התרחשו לעתים קרובות בעת שימוש בשיטה זו, ולכן פיתחנו דרך חדשה זו של מיקוד מוצלח של הכליה על ידי הזרקת חומרים באמצעות חתך של אבי העורקים גדול יותר כדי למקד את הכליה.
ישנן טכניקות דומות המפותחות בחולדות המתבטאות גם באתגרים ובסיכון להיצרות/פקקת בעבודה עם זריקות ישירות לעורק הכליה 5. זה תומך בממצאים שלנו מכיוון שהכלים בעכברים קטנים עוד יותר.
כתב יד זה ווידאו מתארים, בפירוט, כיצד ניתן לכוון זריקות לעורק הכליה בעכברים באמצעות קטטר שהוכנס לאבי העורקים, כמו גם הדרכה כיצד להתגבר על קשיים נפוצים בהליך, לעבוד בצורה הבטוחה ביותר האפשרית ובכך להגדיל את הרבייה.
Protocol
Representative Results
Discussion
שיטה זו הצליחה לספק ניסוחים לכליה מבלי לגרום נזק לכליות. זה יכול לשמש למסירה של כל סוג של ניסוחים (למשל, מולקולות קטנות, תאי גזע / אב, או microvesicles). השיטה יכולה להיות מיושמת בבעלי חיים בריאים או במודלים של מחלות כליות.
באיור 2 ובאיור 3מוצגת ההיסטולוגיה. איור 2 מציג היסטולוגיה 180 דקות לאחר הזלוף ואילו איור 3 מציג היסטוריה 7 ימים לאחר העירוי. הסיבה לכך היא שהניסויים בעורק הכליה היו באורך של 180 דקות בלבד. כדי להיות בטוחים שלא היה לנו נזק כרוני בשיטה חדשה זו, חיכינו בכוונה 7 ימים כדי להעריך אותם. מספר n הוא קטן אבל זה רק דוגמה.
שים לב כי שיטה חדשה שפותחה של ניהול כאבי העורקים כדי למקד את הכליה היא שיטה פולשנית עם תפוקה נמוכה יחסית והוא מתאים אסטרטגיות מנון יחיד בלבד. מנון חוזר אינו אפשרי בשיטה זו.
עם התאמות קלות של מיקומי קשירה שיטה זו יכולה לשמש כדי להחדיר את שתי הכליות בו זמנית5,7. עם הסיכון המוגבר לזליגה באמצעות הסתעפות בגור העורקים החלטנו לשמור על קשירה חסימה קרוב ככל האפשר לכליה, מה שמוביל את הזריקה לכליה השמאלית בלבד. זה יכול לשמש גם בנוסף מודלים אחרים או טכניקות כמו uninephrectomy או אולי אפילו בו זמנית איסכמיה כליות פציעה (IRI). לדעתנו, ביצוע הזריקה רק 24 שעות לאחר ניתוחIRI 3 הוא קשה מדי ישפיע על ההתאוששות של החיה באופן משמעותי.
בעת שימוש זנים חדשים של עכברים, אחד תמיד צריך לבצע ניסוי פיילוט על כמה בעלי חיים מזן זה כדי להבטיח כי השיטה לא צריך להיות מותאם בדרך כלשהי. לדוגמה, בחלק מהמתחים ניתן למקם את הסתעפות כלי השיט מאב העורקים קצת שונה. המיקום של ליגטורות עשוי להשתנות במקצת כדי להבטיח כי הניסוח בסופו של דבר במיקום הנכון.
התייבשות
פתיחת חלל הבטן מהווה סיכון גדול להתייבשות. לכן זה הכרחי להוסיף נוזלים (סביב 37 מעלות צלזיוס) הן במהלך ואחרי הניתוח כדי להבטיח בסיס טוב להתאוששות לאחר הניתוח. אנחנו בדרך כלל נותנים 1 מ”ל / עכברים s.c. לאחר הניתוח.
איסכמיה
זמן ניתוח ממושך או אם לא להגיע מחזור מלא יגרום איסכמיה. חשוב לתעד את זמן איסכמיה בפועל ולוודא כי זרימת הדם לכליה (ואת הרגליים האחוריות) משוחזרים. אימון מתמיד ורענון של מיומנויות הם, כמו תמיד, חשובים. ביצוע ההליך מהר יותר מקטין את הזמן שהכליה נחשפת לאסכמיה. שמירה על זמן איסכמיה (קשירה של כאבי העורקים) סביב 5 דקות (10 דקות מקסימום) הוכח לא לפגוע בכליה.
גלישת גלים
בהתחשב בסיכון של זליגה לאיברים אחרים כאשר ניסוח מוזרק הוא נכנס מחדש את זרימת הדם דרך וריד הכליה, נפח מוזרק צריך להישמר למינימום. אנו ממליצים על נפח מרבי של 50 μL. המינון נמצא גם, על ידי אחרים, להיות גורם קריטי ליעילות3.
תופעות לוואי (פקקת ושיתוק)
בתחילה בעת הגדרת המודל חווינו בעיות לא עקביות עם שיתוק ברגליים האחוריות. לאחר מינון רלוונטי של נוגד קרישה (10 IU של הפרין בווריד הזנב) לפני הניתוח, השפעה שלילית זו ירדה באופן משמעותי. לאחר התייעצות עם מומחים בתחום, התחלנו גם להיות זהירים עוד יותר בעבודה עם ניתוחים טראומטיים, כלומר לא לצבוט ברקמות כלשהן ונוגעים באזורים קטנים ככל האפשר. פעולות אלה שננקטו יחד הפחיתו את תדירות השיתוק מכ-50% לכמעט אף אחת מהן.
בתחילה במהלך פיתוח השיטה, יישמנו רקמה נוגדת קרישה על עורק הכליה כדי לסגור את חור החתך. זה לא היה אפשרי בעת ביצוע זריקות לתוך העורקים מאז הלחץ הוא כל כך הרבה יותר גבוה בצינור. נוגד קרישה גם מגביר את הסיכון לפקקת אם הוא נכנס לומן כלי.
הקפד לא לחשוף אדוונטיטיה בלומן של העורקים כאשר תפירה מאז אדוונטיטיה היא תרומבוגנית מאוד. גם למנוע כל קצוות פצע הפוך או צמצום העורקים על ידי תפירה לירך.
עכשיו יש לנו שיטה הוקמה להעברת ניסוחים ישירות לכליה.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
תודה לרנה רמי ב-RRSSC שעזרה לי לכוונן את הטכניקה ואת מעבדות Instech לשיתוף פעולה בהפקת קטטר מעוצב ומיוחד. תודה גדולה גם לכל העמיתים ב- AstraZeneca R&D לדיונים פרודוקטיביים עם טיפים וטריקים, כמו גם Xerox להשלמת הווידאו עם קול.
Materials
| Blunt hook 5mm 8/pack | Cooper surgical | 3316-8G | |
| ETHILON Nylon Suture 11/0 | Ethicon | W2881 | For vessel |
| Microsurgery forceps curved | Karo Pharma | FRC-15 RM-8 | |
| Microsurgery forceps straight | Karo Pharma | FRS-15 RM-8 | |
| Mouse renal artery cannula, 3mm 32ga stainless steel, 10cm 2Fr PU, fits 25ga | Instech | C07SS-MRA1813 | |
| Vicryl, 6-0, BV-1 needle | Angthos | W9575 | For abdominal cavity |
References
- Porvasnik, S. L., Mah, C., Polyak, S. Targeting Murine Small Bowel and Colon Through Selective Superior Mesenteric Artery Injection. Microsurgery. 30 (6), 487-493 (2010).
- Rocca, C. J., Ur, S. N., Harrison, F., Cherqui, S. rAAV9 combined with renal vein injection is optimal for kidney-targeted gene delivery: conclusion of a comparative study. Gene Therapy. 21 (6), 618-628 (2014).
- Cai, J., et al. Maximum efficacy of mesenchymal stem cells in rat model of renal ischemia-reperfusion injury: renal artery administration with optimal numbers. PLoS One. 9 (3), 92347 (2014).
- Leda, A. R., Dygert, L., Bertrand, L., Toborek, M. Mouse Microsurgery Infusion Technique for Targeted Substance Delivery into the CNS via the Internal Carotid Artery. Journal of Visualized Experiments. (119), e54804 (2017).
- Monteiro Carvalho Mori da Cunha, M. G., et al. A Surgical Technique for Homogenous Renal Distribution of Substances in Rats. European Surgical Research. 51, 58-65 (2013).
- De Jong, W. H., et al. Particle size-dependent organ distribution of gold nanoparticles after intravenous administration. Biomaterials. 29 (12), 1912-1919 (2008).
- Ullah, M., et al. A Novel Approach to Deliver Therapeutic Extracellular Vesicles Directly into the Mouse Kidney via Its Arterial Blood Supply. Cells. 9 (4), 937 (2020).
