איסוף דם רציף מווריד נבוי נחות ואחריו וריד פורטל להערכת מטבוליטים מיקרוביאליים במעיים בעכברים
21 ביוני 2024
הפרוטוקול מדגים שיטה לאיסוף דם מוורידי פורטל ווריד נבוב נחות מעכברים ברצף כדי להעריך את הייצור והספיגה של מטבוליטים מיקרוביאליים במעי.
מטרת מחקר המעבדה שלנו היא להבין את התקשורת בין מיקרוביום המעי לרקמות הריאה, וכיצד מרכיבי מיקרוביום המעי עשויים להשפיע ישירות על תגובות חיסוניות ודלקתיות של הריאה. אנו מתמקדים בהשפעות של מטבוליטים ספציפיים, כלומר, חומצות שומן קצרות שרשרת. חומצות שומן קצרות שרשרת כגון אצטט, פרופיונט ובוטיראט היו מעורבות כבעלות תפקידים בהשפעה על תהליכי מחלה מגוונים בעכברי ניסוי.
אלה כוללים מטבוליזם שומנים בסוכרת מסוג 2, פוליכונדריטיס, אובדן עצם פתולוגי, אסטמה אלרגית וחדירות מחסום דם-מוח. מדידת ריכוזי חומצות שומן קצרות שרשרת נוחה ביותר בכדוריות צואה שגורשו מהעכברים. עם זאת, רמות אלה של חומצות שומן קצרות שרשרת בצואה אינן תואמות באופן אמין את מה שנמצא in vivo, במעי הגס, וחשוב יותר, מה מועבר לתוך זרימת הדם המארח.
אנו מאמינים כי רמות חומצות השומן קצרות השרשרת ומטבוליטים אחרים שנמדדו בדם הפורטלי ישקפו בצורה מדויקת יותר את ריכוזי המצב היציב in vivo בהשוואה לאלה שנמדדו מדגימות צואה. ליגציה של וריד הפורטל ליד הילום הכבד יכולה להרחיב את ממדי הווריד הפורטלי, ובכך לשפר באופן משמעותי את שיעור ההצלחה, כמו גם להגדיל את נפח הדם המרבי שניתן לאסוף.
סקירה כללית
פרוטוקול זה מפרט שיטה לאיסוף רצפי של דם מהוריד השער (portal vein) ומהוריד הנבוב התחתון (inferior vena cava) של עכברים. המטרה היא להעריך את הייצור והספיגה של מטבוליטים מיקרוביאליים מהמעי, תוך התמקדות מיוחדת בחומצות שומן קצרות שרשרת.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מדעי המוח
- מיקרוביולוגיה
- אימונולוגיה
רקע
- מיקרוביום המעי מתקשר עם רקמות הריאה.
- חומצות שומן קצרות-שרשרת משפיעות על תגובות חיסוניות ודלקתיות.
- מטבוליטים אלה קשורים לתהליכי מחלה שונים בעכברים.
- רמות חומצות שומן קצרות-שרשרת בצואה אינן משקפות במדויק את הריכוזים in vivo.
מטרת המחקר
- להבנת תפקידם של מטבוליטים של מיקרוביום המעי בבריאות הריאות.
- להערכת הייצור והספיגה של מטבוליטים אלו in vivo.
- לחקירת ההשפעות של חומצות שומן קצרות שרשרת על תהליכי מחלה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- איסוף דם רצופי מוורידי הפורטה ומהוריד הנבוב התחתון.
- מדידת ריכוזי חומצות שומן קצרות שרשרת.
- ניתוח אינטראקציות של מיקרוביום המעי עם רקמות ריאה.
- הערכת השפעות מטבוליות בעכברים ניסייים.
תוצאות עיקריות
- זיהוי חומצות שומן קצרות-שרשרת ספציפיות במחזור הדם.
- הדגמת הקשר בין מטבוליטים של המעי לבין תגובות ריאה.
- תובנות לגבי המסלולים המטבוליים המושפעים ממיקרוביומה של המעי.
- השלכות פוטנציאליות להבנת מנגנוני מחלה.
מסקנות
- השיטה מספקת דרך מהימנה להערכת מטבוליטים של מיקרוביום המעי.
- חומצות שומן קצרות-שרשרת ממלאות תפקיד משמעותי בתגובות חיסוניות בריאות.
- דרוש מחקר נוסף כדי לבחון את השפעתן על מחלות שונות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
כימות מדויק של מטבוליטים של מיקרוביומ המעי במחזור הדם הסיסטמי והפורטלי הוא קריטי להבנת השפעתם המכניסטית על מערכות איברים מרוחקות ומסלולי מחלה. שיטה זו לאיסוף דם רצפי מאפשרת מדידה ישירה של חומצות שומן קצרות שרשרת (SCFAs) בנקודות מפנה מרכזיות במחזור הדם, ובכך תומכת בביטחון ניבוי בתהליכי תיקוף של מטרות (target validation) ובמחקר תרגומי. גישה זו משפרת את קבלת ההחלטות בנוגע לתיק המחקרי על ידי הבהרת הרלוונטיות הביולוגית של מטבוליטים ממקור מעי במודלים פרה-קליניים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר חקירה מכניסטית של צירים בין המעי, הכבד ואיברים אחרים באמצעות כימות של הובלה ובליעה של חומצות שומן קצרות שרשרת (SCFA).
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי הבחנה בין השפעות של מטבוליטים מקומיים להשפעות סיסטמיות.
- משפר את הביטחון החיזוי בתיקוף מטרות עבור התערבויות למודולציה של המיקרוביום.
סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)
- מסייע בהכנת דגימות פלזמה מאושרות עבור בדיקות כמותיות של מטבוליטים בשלבים הבאים.
- משפר את השחזוריות של הבדיקה באמצעות סטנדרטיזציה של איסוף דם הן ממדור השער (portal) והן מהמדור הסיסטמי.
- מאפשר הערכה מהימנה של השפעות תרכובות על פרופילי מטבוליטים של מיקרוביום המעי.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה את מדידת המטבוליטים לחשיפה סיסטמית הרלוונטית למחלה במודלים פרה-קליניים.
- תומך ברצף תרגומי על ידי קישור פעילות מיקרוביומ המעי לתגובות של איברים חוץ-מעיים.
- מסייע בקבלת החלטות מבוססות סיכון לגבי קידום טיפולים המכוונים למיקרוביום.
שילוב תהליכי עבודה וקווי עיבוד
פרוטוקול איסוף הדם הרצפי זה משולב ברצף שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני, ומאפשר מדידה ישירה של מטבוליטים ממקור מעי לצורך בדיקת השערות והפחתת סיכונים מכניסטיים.
- ביולוגיה של גילוי: מספקת נתונים כמותיים על ספיגת SCFA והפצה סיסטמית לצורך הבהרת מסלולים.
- סריקה: מתקננת את איסוף הדגימות עבור בדיקות מטבוליטים הניתנות לשחזור במחקרים שונים.
- אנליטיקה: מספקת קריאות מקבילות מהמערכת הפורטלית והסיסטמית להשוואת מדרגי מטבוליטים ויעילות הובלה.
- מחקר תרגומי: מקשרת בין פעילות מיקרוביאלית במעי לבין התאמה של סמנים ביולוגיים סיסטמיים במודלים של מחלות.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת תהליך עבודה ניתן לשימוש חוזר להערכת התערבויות בציר מעי-איבר בתוכניות מחקר מגוונות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקרי מיקרוביום.
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה, השחזוריות והיכולת להרחבה (scalability) של איסוף דם לצורך אנליזת מטבוליטים.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות טובה יותר לגבי המשך או הפסקת הפיתוח (go/no-go) ומפחית סיכון ביולוגי בשלבים מאוחרים עבור נכסים המכוונים למיקרוביום.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים ובקידום של תוכניות המכוונות למטבוליטים ממקור מעי.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בטכניקות מיקרו-כירורגיות ובהרדמת מכרסמים.
- נדרשת גישה למזרקים עם הפרין, למיקרוסקופי ניתוח ולתשתית אנליטית לכימות מטבוליטים.
- נדרש סטנדרטיזציה בין-צוותית של עיתוי איסוף הדם ושל פרוטוקולי הטיפול.
- ייתכן שיידרש ביצוע התאמות עבור זני עכברים שונים או מודלים של מחלות.
- יש לנהל את מגבלות נפח הדם ואת השונות הטכנית כדי להבטיח תוצאות עקביות.
