Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com. Tha taic chuingealaichte aig an dreach brabhsair a tha thu a’ cleachdadh airson CSS. Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brabhsair ùraichte (no gun cuir thu dheth modh co-chòrdalachd ann an Internet Explorer). Aig an aon àm, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bidh sinn a’ taisbeanadh an làraich gun stoidhlichean agus JavaScript.
Bu chòir do vectaran gine airson làimhseachadh galair sgamhain fibrosis cystic a bhith ag amas air na slighean-adhair giùlain leis nach eil tar-chur sgamhain iomaill a’ toirt buannachd leigheasach. Tha èifeachdas tar-chuir bhìorasach ceangailte gu dìreach ri ùine còmhnaidh vectar. Ach, bidh lionntan lìbhrigidh leithid luchd-giùlain gine a’ sgaoileadh gu nàdarrach a-steach do na h-alveoli rè anail a-steach, agus bidh mìrean leigheasach de chruth sam bith air an glanadh gu luath le còmhdhail mucociliary. Tha e cudromach ach duilich ùine còmhnaidh luchd-giùlain gine anns na slighean-adhair a leudachadh. Faodaidh mìrean magnetach ceangailte ri giùlan gine a dh’ fhaodar a stiùireadh gu uachdar nan slighean-adhair targaideadh roinneil a leasachadh. Air sgàth nan dùbhlain a tha an lùib lèirsinn in vivo, chan eil giùlan mìrean magnetach beaga mar sin air uachdar an t-slighe-adhair an làthair raon magnetach gnìomhaichte air a thuigsinn gu math. B’ e amas an sgrùdaidh seo ìomhaighean synchrotron a chleachdadh gus gluasad in vivo sreath de ghràineanan magnetach ann an trachea radain anesthetichte fhaicinn gus sgrùdadh a dhèanamh air daineamaigs agus pàtrain giùlan mìrean fa leth agus mòr-chuid in vivo. An uairsin rinn sinn measadh cuideachd an àrdaicheadh ​​lìbhrigeadh mìrean magnetach lentiviral an làthair raon magnetach èifeachdas tar-chuir anns an radan. trachea. Tha ìomhaighean X-ghath sioncrotron a’ nochdadh giùlan mìrean magnetach ann an raointean magnetach stèidhichte agus gluasadach in vitro agus in vivo. Chan urrainnear mìrean a shlaodadh gu furasta air uachdar an t-slighe-adhair bheò le magnets, ach rè còmhdhail, tha na tasgaidhean air an dùmhlachadh anns an raon seallaidh far a bheil an raon magnetach as làidire. Chaidh èifeachdas tar-chuir a mheudachadh sia uiread cuideachd nuair a chaidh mìrean magnetach lentiviral a lìbhrigeadh an làthair raon magnetach. Còmhla, tha na toraidhean seo a’ moladh gum faodadh mìrean magnetach lentiviral agus raointean magnetach a bhith nan dòighean luachmhor gus targaideadh vectar gine a leasachadh agus ìrean tar-chuir a mheudachadh ann an slighean-adhair giùlain in vivo.
Tha fibrosis cystic (CF) air adhbhrachadh le atharrachadh ann an aon ghine ris an canar an riaghlaiche giùlain thar-membran CF (CFTR). Tha am pròtain CFTR na sheanal ian a tha an làthair ann am mòran cheallan epithelial air feadh a’ chuirp, a’ gabhail a-steach na slighean-adhair giùlain, prìomh làrach pathogenesis CF. Bidh easbhaidhean CFTR ag adhbhrachadh còmhdhail uisge neo-àbhaisteach, a’ dì-uisgeachadh uachdar an adhair agus a’ lughdachadh doimhneachd sreath leaghan uachdar an adhair (ASL). Tha seo cuideachd a’ cur bacadh air comas an t-siostam còmhdhail mucociliary (MCT) gus mìrean analach agus pathogens a ghlanadh bho na slighean-adhair. Is e ar n-amas leigheas gine lentiviral (LV) a leasachadh gus an leth-bhreac ceart den ghine CFTR a lìbhrigeadh agus slàinte ASL, MCT, agus sgamhan a leasachadh, agus gus leantainn air adhart a’ leasachadh theicneòlasan ùra a tha comasach air na paramadairean sin a thomhas in vivo1.
Tha vectaran LV mar aon de na prìomh thagraichean airson leigheas gine slighe-adhair CF, gu h-àraidh leis gu bheil e comasach dhaibh an gine leigheasach a thoirt a-steach gu maireannach do cheallan bunaiteach an t-slighe-adhair (ceallan gas slighe-adhair). Tha seo cudromach leis gu bheil e comasach dhaibh uisgeachadh àbhaisteach agus glanadh mucus a thoirt air ais le bhith ag eadar-dhealachadh gu bhith nan ceallan uachdar slighe-adhair co-cheangailte ri CF a tha air an ceartachadh le ginean, agus mar thoradh air sin bidh buannachdan fad-beatha ann. Bu chòir vectaran LV a bhith air an stiùireadh an aghaidh an t-slighe-adhair giùlain, oir is ann an seo a thòisicheas galar sgamhain CF. Dh’ fhaodadh lìbhrigeadh a’ vectar nas doimhne a-steach don sgamhan leantainn gu tar-chuir alveolar, ach chan eil buannachd leigheasach sam bith aig seo ann an CF. Ach, bidh lionntan leithid luchd-giùlain gine a’ gluasad gu nàdarrach chun na h-alveoli nuair a thèid an toirt a-steach às deidh lìbhrigeadh3,4 agus bidh mìrean leigheasach air an glanadh gu sgiobalta a-steach don chuas beòil le MCT. Tha èifeachdas tar-chuir LV ceangailte gu dìreach ris an ùine a bhios an vectar a’ fuireach ri taobh cheallan targaid gus leigeil le gabhail ceallach - an “ùine còmhnaidh”5 - a tha air a lughdachadh gu furasta le sruth-adhair roinneil àbhaisteach a bharrachd air glacadh mucus mìrean co-òrdanaichte agus MCT. Airson CF, tha e cudromach an comas ùine còmhnaidh an LV taobh a-staigh an t-slighe-adhair a leudachadh gus ìrean àrda de thar-chuir a choileanadh san roinn seo, ach gu ruige seo tha e air a bhith dùbhlanach.
Gus faighinn thairis air a’ bhacadh seo, tha sinn a’ moladh gum faodadh mìrean magnetach LV (MPs) cuideachadh ann an dà dhòigh cho-phàirteach. An toiseach, faodar an stiùireadh gu magnetach gu uachdar an t-slighe-adhair gus targaideadh a leasachadh agus gus cuideachadh le mìrean giùlain gine fuireach san roinn slighe-adhair a tha thu ag iarraidh; agus ASL) gus gluasad gu sreath cealla 6. Chaidh MPs a chleachdadh gu farsaing mar charbadan lìbhrigidh dhrogaichean cuimsichte nuair a bhios iad a’ ceangal ri antibodies, drogaichean ceimiteiripeach, no moileciuilean beaga eile a bhios a’ ceangal ri membran cealla no a’ ceangal ri gabhadan uachdar cealla buntainneach agus a’ cruinneachadh aig làraichean tumhair an làthair dealain statach. Achaidhean Magnetic airson Làimhseachadh Ailse 7. Tha dòighean “hiperthermal” eile ag amas air MPan a theasachadh nuair a bhios iad fosgailte do raointean magnetach crathaidh, agus mar sin a’ sgrios cheallan tumhair. Tha prionnsapal an tar-chuir magnetach, anns a bheil raon magnetach air a chleachdadh mar àidseant tar-chuir gus gluasad DNA gu ceallan a leasachadh, air a chleachdadh gu cumanta in vitro a’ cleachdadh raon de vectaran gine neo-bhìorasach agus bhìorasach airson loidhnichean cealla a tha duilich an tar-chur. Chaidh èifeachdas tar-chuir magnetach LV a stèidheachadh, le lìbhrigeadh in vitro de LV-MPan gu loidhne cealla epithelial bronchial daonna an làthair raon magnetach statach, ag àrdachadh èifeachdas tar-chuir 186-fhillte an taca ri vectar LV leis fhèin. Chaidh LV-MP a chuir an sàs cuideachd ann am modail CF in vitro, far an do mheudaich tar-chuir magnetach tar-chuir LV ann an cultaran eadar-aghaidh èadhair-leaghaidh 20-fhillte an làthair sputum CF10. Ach, chan eil mòran aire air a thoirt do thar-chuir magnetach in vivo de bhuill-bodhaig agus cha deach a mheasadh ach ann am beagan bheathaichean. sgrùdaidhean11,12,13,14,15, gu h-àraidh anns na sgamhanan16,17. A dh’aindeoin sin, tha na cothroman airson tar-chur magnetach ann an leigheas sgamhain CF soilleir. Thuirt Tan et al. (2020) “gum bi sgrùdadh dearbhaidh-bun-bheachd air lìbhrigeadh sgamhain nanoparticle magnetach èifeachdach a’ rèiteachadh na slighe airson ro-innleachdan analach CFTR san àm ri teachd gus builean clionaigeach a leasachadh ann an euslaintich CF”6.
Tha e doirbh giùlan mìrean beaga magnetach air uachdar slighean-adhair an làthair raon magnetach gnìomhaichte fhaicinn agus a sgrùdadh, agus mar sin chan eil e air a thuigsinn gu math. Ann an sgrùdaidhean eile, leasaich sinn dòigh ìomhaighean X-ghath eadar-dhealaichte ìre stèidhichte air sioncrotron-propagation (PB-PCXI) gus atharrachaidhean beaga in vivo ann an doimhneachd ASL18 agus giùlan MCT19,20 fhaicinn agus a thomhas gu neo-ionnsaigheach gus uisgeachadh uachdar Canàl gas a thomhas gu dìreach agus a chleachdadh mar chomharradh tràth air èifeachdas làimhseachaidh. A bharrachd air an sin, bidh an dòigh measaidh MCT againn a’ cleachdadh mìrean 10–35 µm de thrast-thomhas air an dèanamh suas de alumina no glainne clàr-amais ath-tharraingeach àrd mar chomharran MCT a tha rim faicinn a’ cleachdadh PB-PCXI21. Tha an dà dhòigh freagarrach airson raon de sheòrsan mìrean fhaicinn, a’ gabhail a-steach MP.
Air sgàth an rùn àrd spàsail is ùineail a th’ aige, tha na dòighean-obrach mion-sgrùdaidh ASL agus MCT againn stèidhichte air PB-PCXI gu math freagarrach airson sgrùdadh a dhèanamh air daineamaigs agus pàtrain giùlan mìrean singilte agus mòra in vivo gus ar cuideachadh le bhith a’ tuigsinn agus ag adhartachadh dhòighean lìbhrigidh gine MP. Tha an dòigh-obrach a bhios sinn a’ cleachdadh an seo a’ tighinn bho na sgrùdaidhean againn a’ cleachdadh loidhne-bhìoma SPring-8 BL20B2, anns an do rinn sinn dealbh de ghluasad fluid às deidh lìbhrigeadh dòs vectar meallta a-steach do shlighean-adhair nasal is sgamhain luchagan gus cuideachadh le bhith a’ mìneachadh ar pàtrain abairt gine neo-èideadh a chaidh fhaicinn anns na sgrùdaidhean bheathaichean dòs giùlain gine againn 3,4.
B’ e amas an sgrùdaidh seo an synchrotron PB-PCXI a chleachdadh gus gluasadan in vivo sreath de MPn ann an trachea radain bheò fhaicinn. Chaidh na sgrùdaidhean ìomhaighean PB-PCXI seo a dhealbhadh gus raon de MPn, neartan raointean magnetach, agus àiteachan a dhearbhadh gus an tionchar air gluasad MP a dhearbhadh. Bha sinn den bheachd gum biodh raon magnetach a chaidh a chuir an sàs gu taobh a-muigh a’ cuideachadh an MP a chaidh a lìbhrigeadh gus fuireach no gluasad chun raon targaid. Leig na sgrùdaidhean seo leinn cuideachd rèiteachaidhean magnet a chomharrachadh a bhios a’ meudachadh an àireamh de ghràineanan a thèid a chumail anns an trachea às deidh an tasgadh. Ann an dàrna sreath de sgrùdaidhean, dh’ fheuch sinn ris an rèiteachadh as fheàrr seo a chleachdadh gus am pàtran tar-chuir a nochdadh a thig bho lìbhrigeadh in vivo de LV-MPn gu slighe-adhair an radain, stèidhichte air a’ bharail gum biodh lìbhrigeadh LV-MPn ann an co-theacsa targaideadh slighe-adhair a’ leantainn gu èifeachdas tar-chuir LV nas fheàrr.
Chaidh a h-uile sgrùdadh air beathaichean a dhèanamh a rèir phròtacalan a chaidh aontachadh le Oilthigh Adelaide (M-2019-060 agus M-2020-022) agus Comataidh Beusachd Ainmhidhean Synchrotron SPring-8. Chaidh deuchainnean a dhèanamh a rèir stiùiridhean ARRIVE.
Chaidh a h-uile ìomhaighean X-ghathan a dhèanamh aig loidhne-bhìoma BL20XU aig an t-sioncrotron SPring-8 ann an Iapan, a’ cleachdadh suidheachadh coltach ris an fhear a chaidh a mhìneachadh roimhe21,22. Gu h-aithghearr, bha am bogsa deuchainneach suidhichte 245 m bhon fhàinne stòraidh sioncrotron. Tha astar sampall-gu-lorgaire de 0.6 m air a chleachdadh airson sgrùdaidhean ìomhaighean mìrean agus 0.3 m airson sgrùdaidhean ìomhaighean in vivo gus buaidhean eadar-dhealachaidh ìre a ghineadh. Chaidh lùth beam monochromatach de 25 keV a chleachdadh. Chaidh ìomhaighean a ghlacadh a’ cleachdadh inneal-tionndaidh X-ghathan àrd-rèiteachaidh (SPring-8 BM3) ceangailte ri lorgaire sCMOS. Bidh an inneal-tionndaidh ag atharrachadh X-ghathan gu solas faicsinneach a’ cleachdadh scintillator 10 µm de thighead (Gd3Al2Ga3O12), a tha an uairsin air a stiùireadh gu sensor sCMOS a’ cleachdadh amas miocroscop × 10 (NA 0.3). B’ e Orca-Flash4.0 (Hamamatsu Photonics, Iapan) an lorgaire sCMOS le meud sreath de 2048 × 2048 piogsail agus meud piogsail amh de 6.5 × 6.5 µm. Bheir an rèiteachadh seo meud piogsail isotropic èifeachdach de 0.51 µm agus raon seallaidh de mu 1.1 mm × 1.1 mm. Chaidh fad nochdaidh de 100 ms a thaghadh gus an co-mheas comharra-gu-fuaim de ghràineanan magnetach taobh a-staigh agus taobh a-muigh an t-slighe-adhair a mheudachadh agus aig an aon àm a’ lughdachadh nithean gluasaid air an adhbhrachadh le anail. Airson sgrùdaidhean in vivo, chaidh còmhlaiche luath-X-ghath a chuir ann an slighe an X-ghath gus dòs rèididheachd a chuingealachadh le bhith a’ cur bacadh air beam an X-ghath eadar nochdaidhean.
Cha deach an giùlan LV a chleachdadh ann an sgrùdaidhean ìomhaighean SPring-8 PB-PCXI sam bith leis nach eil teisteanas Ìre Bith-shàbhailteachd 2 aig seòmar ìomhaighean BL20XU. An àite sin, thagh sinn raon de MPan le deagh chomharran bho dhà sholaraiche malairteach - a’ còmhdach raon de mheudan, stuthan, dùmhlachdan iarainn, agus tagraidhean - an toiseach gus tuigse fhaighinn air mar a bheir raointean magnetach buaidh air gluasad MP taobh a-staigh capillaries glainne, agus an uairsin ann an slighean-adhair beò. air an uachdar. Tha meud MPan eadar 0.25 agus 18 μm agus tha iad air an dèanamh bho dhiofar stuthan (faic Clàr 1), ach chan eil fios dè an seòrsa sampall a th’ ann, a’ gabhail a-steach meud nam mìrean magnetach taobh a-staigh an MP. Stèidhichte air na sgrùdaidhean MCT farsaing againn 19, 20, 21, 23, 24, tha sinn an dùil gum faicear MPan cho beag ri 5 μm air uachdar slighe-adhair an tracheal, mar eisimpleir le bhith a’ toirt air falbh frèamaichean leantainneach gus faicsinneachd nas fheàrr fhaicinn de ghluasad MP. Tha MP singilte de mheud 0.25 μm nas lugha na rùn an inneil ìomhaighean, ach thathar an dùil gum bi PB-PCXI a’ lorg an coimeas meud agus gluasad an leaghan uachdar air a bheil iad air an tasgadh às deidh an tasgadh.
Chaidh sampallan airson gach MP ann an Clàr 1 ullachadh ann an capillaries glainne 20 μl (Drummond Microcaps, PA, USA) le trast-thomhas a-staigh de 0.63 mm. Tha mìrean corpuscular rim faighinn ann an uisge, agus tha mìrean CombiMag rim faighinn ann an lionn seilbh an neach-dèanamh. Tha gach tiùb leth-lìonta le lionn (timcheall air 11 μl) agus air a chur air an t-sealbhaiche sampall (faic Figear 1). Chaidh na capillaries glainne a chur gu còmhnard air àrd-ùrlar an t-sampall anns a’ bhogsa ìomhaighean, fa leth, agus chuir iad oirean an lionn. Chaidh magnet 19 mm ann an trast-thomhas (28 mm a dh'fhaid) slige nicil neodymium iarann ​​boron (NdFeB) (N35, cat. no. LM1652, Jaycar Electronics, Astràilia) le magnetachadh fuigheallach de 1.17 Tesla a cheangal ri àrd-ùrlar eadar-theangachaidh air leth gus an suidheachadh aige atharrachadh gu iomallach rè ìomhaighean. Bidh togail ìomhaigh X-ghath a’ tòiseachadh nuair a tha am magnet suidhichte timcheall air 30 mm os cionn an t-sampall, agus gheibhear ìomhaighean aig ìre 4 frèamaichean san diog. Rè ìomhaighean, chaidh am magnet a… air a thoirt faisg air an tiùb capillary glainne (mu 1 mm air falbh) agus an uairsin air a ghluasad air feadh an tiùba gus buaidh neart an achaidh agus an t-suidheachaidh a mheasadh.
Suidheachadh ìomhaighean in vitro anns a bheil sampallan MP ann an capillaries glainne air àrd-ùrlar eadar-theangachaidh xy an t-sampall. Tha slighe a’ ghath-X air a chomharrachadh le loidhne bhriste dhearg.
Aon uair ‘s gun deach faicsinneachd in vitro MPan a stèidheachadh, chaidh fo-sheata dhiubh a dhearbhadh in vivo ann an radain Wistar albino boireann fiadhaich (~ 12 seachdainean a dh'aois, ~ 200 g). 0.24 mg/kg medetomidine (Domitor®, Zenoaq, Iapan), 3.2 mg/kg midazolam (Dormicum®, Astellas Pharma, Iapan) agus 4 mg/kg butorphanol (Vetorphale®, Meiji Seika). Chaidh radain a thoirt a-steach do anesthesia le measgachadh de Pharma (Iapan) le stealladh intraperitoneal. Às deidh anesthesia, chaidh an ullachadh airson ìomhaighean le bhith a’ toirt air falbh am bian timcheall air an trachea, a’ cur a-steach tiùb endotracheal (ET; cannula 16 Ga iv, Terumo BCT) agus gan cur nan seasamh air truinnsear ìomhaighean gnàthaichte anns an robh baga teirmeach gus teòthachd a’ chuirp a chumail suas 22. Chaidh am truinnsear ìomhaighean an uairsin a cheangal ris an àrd-ùrlar eadar-theangachaidh sampall anns a’ bhogsa ìomhaighean aig ceàrn beag gus an trachea a cho-thaobhadh gu còmhnard san ìomhaigh X-ghath, mar a chithear ann am Figear. 2a.
(a) Suidheachadh ìomhaighean in vivo ann am bogsa ìomhaighean SPring-8, tha slighe a’ ghath-X air a chomharrachadh le loidhne dhearg briste. (b, c) Chaidh suidheachadh maighnéad air an trachea a dhèanamh air astar le bhith a’ cleachdadh dà chamara IP a bha air an cur suas gu ceart-cheàrnach. Air taobh clì ìomhaigh na sgrìn, chithear an lùb uèir a tha a’ cumail a’ chinn, agus an canula lìbhrigidh na àite taobh a-staigh an tiùb ET.
Chaidh siostam pumpa steallaire le smachd iomallach (UMP2, World Precision Instruments, Sarasota, FL) a’ cleachdadh steallaire glainne 100 μl a cheangal ri tiùban PE10 (OD 0.61 mm, ID 0.28 mm) tro shnàthad 30 Ga. Comharraich an tiùb gus dèanamh cinnteach gu bheil am bàrr san t-suidheachadh cheart anns an trachea nuair a chuireas tu an tiùb ET a-steach. A’ cleachdadh a’ mhicropump, chaidh pluga an steallaire a tharraing air ais fhad ‘s a bha bàrr an tiùba air a bhogadh anns an sampall MP a bha ri lìbhrigeadh. Chaidh an tiùb lìbhrigidh luchdaichte an uairsin a chuir a-steach don tiùb endotracheal, a’ cur a’ bhàrr taobh a-staigh a’ phàirt as làidire den raon magnetach a bha dùil againn. Chaidh smachd a chumail air togail ìomhaighean le bhith a’ cleachdadh lorgaire analach ceangailte ris a’ bhogsa tìm againn stèidhichte air Arduino, agus chaidh a h-uile comharra (me teòthachd, analach, fosgladh/dùnadh còmhlachan agus togail ìomhaighean) a chlàradh a’ cleachdadh Powerlab agus LabChart (AD Instruments, Sydney, Astràilia) 22. Nuair a bha ìomhaighean ann Nuair nach robh an dùnadh ruigsinneach, chaidh dà chamara IP (Panasonic BB-SC382) a shuidheachadh aig timcheall air 90° ri chèile agus chaidh an cleachdadh gus sùil a chumail air suidheachadh an magnet an coimeas ris an trachea rè ìomhaighean (Figear 2b, c). Gus lughdachadh a dhèanamh air artaifeaclan gluasaid, chaidh aon ìomhaigh fhaighinn gach anail rè àrdchlàr sruthadh deireadh-mara.
Tha magnet ceangailte ri dàrna ìre a ghabhas a shuidheachadh air astar bho thaobh a-muigh an taigheadais ìomhaighean. Chaidh diofar shuidheachaidhean agus rèiteachaidhean magnet a dhearbhadh, nam measg: Air a chuir suas aig ceàrn timcheall air 30° os cionn an trachea (rèiteachaidhean air an sealltainn ann am Figearan 2a agus 3a); aon magnet os cionn a’ bheathaich agus am fear eile gu h-ìosal, leis na pòlaichean air an suidheachadh gus an tàladh (Figear 3b); aon magnet os cionn a’ bheathaich agus am fear eile gu h-ìosal, leis na pòlaichean air an suidheachadh gus an cur air falbh (Figear 3c); agus aon magnet os cionn agus ceart-cheàrnach ris an trachea (Figear 3d). Cho luath ‘s a bhios am beathach agus am magnet air an rèiteachadh agus an MP a tha ri dhearbhadh air a luchdachadh a-steach don phump steallaire, lìbhrig dòs 50 μl aig ìre 4 μl / diog fhad ‘s a tha thu a’ faighinn ìomhaighean. Tha am magnet an uairsin air a ghluasad air ais is air adhart air feadh no gu taobhach thairis air an trachea fhad ‘s a tha thu a’ leantainn air adhart a’ faighinn ìomhaighean.
Rèiteachadh maighnéad airson ìomhaighean in vivo (a) aon mhaighnéad os cionn an trachea aig ceàrn timcheall air 30°, (b) dà mhaighnéad air an suidheachadh airson tàladh, (c) dà mhaighnéad air an suidheachadh airson cur às, (d) aon mhaighnéad os cionn agus ceart-cheàrnach anns an trachea. Choimhead an neach-amhairc sìos bhon bheul chun na sgamhanan tron ​​trachea, agus chaidh gath-X tro thaobh clì an radain agus dh'fhalbh e air an taobh dheas. Tha am maighnéad air a ghluasad an dàrna cuid air feadh fad an t-slighe-adhair no clì is deas os cionn an trachea ann an taobh gath-X.
Dh’fheuch sinn cuideachd ri faicsinneachd agus giùlan mìrean anns na slighean-adhair a dhearbhadh nuair nach robh anail agus gluasad cridhe troimh-chèile ann. Mar sin, aig deireadh na h-ùine ìomhaighean, chaidh beathaichean a mharbhadh gu daonnach airson cus-dhòs pentobarbital (Somnopentil, Pitman-Moore, Washington Crossing, USA; ~65 mg/kg ip). Chaidh cuid de bheathaichean fhàgail air an àrd-ùrlar ìomhaighean, agus aon uair ‘s gun do stad an anail agus a’ bhuille cridhe, chaidh am pròiseas ìomhaighean ath-aithris, a’ cur dòs a bharrachd de MP ris mura robh MP ri fhaicinn air uachdar an t-slighe-adhair.
Chaidh na h-ìomhaighean a fhuaireadh a cheartachadh airson raon rèidh agus raon dorcha agus an uairsin chaidh an cur ri chèile ann am film (20 frèam san diog; 15-25 × astar àbhaisteach a rèir ìre analach) a’ cleachdadh sgriobt gnàthaichte a chaidh a sgrìobhadh ann am MATLAB (R2020a, The Mathworks).
Chaidh a h-uile sgrùdadh lìbhrigidh vectar gine LV a dhèanamh aig Goireas Rannsachaidh Ainmhidhean Obair-lann aig Oilthigh Adelaide agus bha e ag amas air toraidhean deuchainn SPring-8 a chleachdadh gus measadh a dhèanamh an gabhadh lìbhrigeadh LV-MP ann an làthair raon magnetach gluasad gine a leasachadh in vivo. Gus measadh a dhèanamh air buaidhean MP agus raon magnetach, chaidh dà bhuidheann de bheathaichean a làimhseachadh: fhuair aon bhuidheann LV-MP le magnet air a chuir a-steach, agus fhuair a’ bhuidheann eile buidheann smachd le LV-MP às aonais magnet.
Chaidh vectaran gine LV a chruthachadh a’ cleachdadh dhòighean a chaidh a mhìneachadh roimhe 25, 26. Tha am vectar LacZ a’ cur an cèill a’ ghine beta-galactosidase niùclasach-ionadail air a stiùireadh leis an neach-adhartachaidh MPSV bun-reachdail (LV-LacZ), a bhios a’ dèanamh toradh ath-bhualadh gorm ann an ceallan tar-chuir, ri fhaicinn ann an aghaidhean clò sgamhain agus earrannan clò. Chaidh titration a dhèanamh ann an cultaran cealla le bhith a’ cunntadh àireamh nan ceallan LacZ deimhinneach le hemocytometer gus an titer obrachadh a-mach ann an TU/ml. Tha luchd-giùlain air an crio-ghlèidheadh ​​aig -80 °C, air an leaghadh mus tèid an cleachdadh, agus air an ceangal ri CombiMag le bhith gan measgachadh aig co-mheas 1:1 agus gan goradh air deigh airson co-dhiù 30 mionaid mus tèid an lìbhrigeadh.
Chaidh radain Sprague Dawley àbhaisteach (n = 3/buidheann, ~2-3 a chur fo anesthetis intraperitoneal le measgachadh de 0.4 mg/kg medetomidine (Domitor, Ilium, Astràilia) agus 60 mg/kg ketamine (Ilium, Astràilia) (mìos a dh'aois) le stealladh ip) agus cannula beòil neo-lannsa le cannula 16 Ga iv. Gus dèanamh cinnteach gum faigh clò slighe-adhair na trachea tar-chuir LV, chaidh a chumhachadh a’ cleachdadh ar protocol buaireadh meacanaigeach a chaidh a mhìneachadh roimhe, anns an deach uachdar slighe-adhair na trachea a shuathadh gu haisealach le basgaid uèir (N-Circle, Nitinol Tipless Stone Extractor NTSE-022115) -UDH, Cook Medical, USA) 30 s28. Chaidh rianachd tracheal de LV-MP an uairsin a dhèanamh ann an caibineat sàbhailteachd bith-eòlasach timcheall air 10 mionaidean às deidh buaireadh.
Chaidh an raon magnetach a chaidh a chleachdadh san deuchainn seo a rèiteachadh ann an dòigh coltach ris an sgrùdadh ìomhaighean X-ghath in vivo, leis na h-aon mhagnaidean air an cumail os cionn an trachea a’ cleachdadh criomagan stent grùdaireachd (Figear 4). Chaidh tomhas-lìonaidh 50 μl (2 × 25 μl aliquots) de LV-MP a lìbhrigeadh a-steach don trachea (n = 3 beathaichean) a’ cleachdadh pipette anns an robh bàrr gel mar a chaidh a mhìneachadh roimhe. Fhuair buidheann smachd (n = 3 beathaichean) na h-aon LV-MPs gun a bhith a’ cleachdadh magnet. Às deidh an in-stealladh a bhith deiseil, thèid an canula a thoirt a-mach às an tiùb ET agus thèid an t-ainmhidh a thoirt a-mach às an tiùb. Bidh am magnet na àite airson 10 mionaidean, an uairsin thèid a thoirt air falbh. Fhuair radain dòs subcutaneous de meloxicam (1 ml / kg) (Ilium, Astràilia) agus an uairsin air a thionndadh air ais anesthesia le stealladh ip de 1 mg / kg atipamazole hydrochloride (Antisedan, Zoetis, Astràilia). Chaidh radain a chumail blàth agus chaidh sùil a chumail orra gus an robh iad air faighinn seachad gu tur bhon anesthesia.
Inneal lìbhrigidh LV-MP ann an caibineat sàbhailteachd bith-eòlasach. Chithear mòr-ionad Luer liath-shoilleir an tiùba ET a’ steigeadh a-mach às a’ bheul agus tha bàrr gel a’ phìoba a chithear san dealbh air a chur a-steach tron ​​tiùb ET chun na doimhneachd a tha thu ag iarraidh a-steach don trachea.
Seachdain an dèidh modh-obrach dòsaidh LV-MP, chaidh na beathaichean a mharbhadh gu daonna le bhith a’ toirt a-steach 100% CO2 agus chaidh measadh a dhèanamh air abairt LacZ a’ cleachdadh an làimhseachaidh àbhaisteach againn X-gal. Chaidh na trì fàinneachan as cartilaginous caudal a thoirt air falbh gus dèanamh cinnteach nach deach milleadh meacanaigeach no gleidheadh ​​​​​​lionn sam bith bho shuidheachadh tiùb endotracheal a ghabhail a-steach san anailis. Chaidh gach trachea a ghearradh gu fada gus dà leth a chruthachadh airson anailis, agus chaidh an cur ann am mias anns an robh rubair silicone (Sylgard, Dow Inc) a’ cleachdadh snàthad Minutien (Fine Science Tools) gus an uachdar luminal fhaicinn. Chaidh sgaoileadh agus pàtran nan ceallan transduced a dhearbhadh le dealbhan aghaidh a’ cleachdadh miocroscop Nikon (SMZ1500) le camara DigiLite agus bathar-bog TCapture (Tucsen Photonics, Sìona). Chaidh ìomhaighean fhaighinn aig meudachadh 20x (a’ gabhail a-steach an suidheachadh as àirde airson leud iomlan an trachea), leis an fhaid iomlan den trachea air a dealbh ceum air cheum, a’ dèanamh cinnteach gu robh tar-lùbadh gu leòr eadar gach ìomhaigh gus leigeil le “fuaigheal” ìomhaigh. Chaidh ìomhaighean bho gach trachea an uairsin a chruinneachadh ann an ìomhaigh cho-dhèanta singilte a’ cleachdadh an Image Composite Editor v2.0.3 (Microsoft Research) a’ cleachdadh algairim gluasad rèidh.Chaidh raointean abairt LacZ ann an ìomhaighean co-dhèanta den trachea bho gach beathach a thomhas a’ cleachdadh sgriobt MATLAB fèin-ghluasadach (R2020a, MathWorks) mar a chaidh a mhìneachadh roimhe, a’ cleachdadh roghainnean de 0.35 < Hue < 0.58, Saturation > 0.15, agus Value < 0.7.Le bhith a’ leantainn cumaidhean an fhighe, chaidh masg a chruthachadh le làimh ann an GIMP v2.10.24 airson gach ìomhaigh cho-dhèanta gus an raon fhighe a chomharrachadh agus casg a chuir air lorgaidhean meallta sam bith bhon taobh a-muigh den fhighe tracheal.Chaidh na raointean dathte bho na h-ìomhaighean co-dhèanta uile bho gach beathach a chur ri chèile gus an raon dathte iomlan a chruthachadh airson a’ bheathaich sin.An uairsin chaidh an raon dathte a roinn leis an raon masg iomlan gus an raon àbhaisteach a chruthachadh.
Chaidh gach trachea a leagail ann am paraffin agus chaidh earrannan 5 μm a ghearradh. Chaidh na h-earrannan a dhath le dearg luath neodrach airson 5 mionaidean agus chaidh ìomhaighean fhaighinn le bhith a’ cleachdadh miocroscop Nikon Eclipse E400, camara DS-Fi3 agus bathar-bog glacaidh eileamaidean NIS (dreach 5.20.00).
Chaidh a h-uile mion-sgrùdadh staitistigeil a dhèanamh ann an GraphPad Prism v9 (GraphPad Software, Inc.). Chaidh cudromachd staitistigeil a shuidheachadh aig p ≤ 0.05. Chaidh dearbhadh a dhèanamh air àbhaisteachd a’ cleachdadh deuchainn Shapiro-Wilk, agus chaidh eadar-dhealachaidhean ann an dath LacZ a mheasadh a’ cleachdadh deuchainn-t neo-phàraichte.
Chaidh na sia MPan a tha air am mìneachadh ann an Clàr 1 a sgrùdadh le bhith a’ cleachdadh PCXI, agus tha am faicsinneachd air a mhìneachadh ann an Clàr 2. Cha robh dà MP polystyrene (MP1 agus MP2; 18 μm agus 0.25 μm, fa leth) rim faicinn fo PCXI, ach bha a’ chòrr de na sampallan furasta an aithneachadh (chithear eisimpleirean ann am Figear 5). Tha MP3 agus MP4 (10-15% Fe3O4; 0.25 μm agus 0.9 μm, fa leth) glè bheag ri fhaicinn. Ged a tha cuid de na gràineanan as lugha a chaidh a dhearbhadh annta, b’ e MP5 (98% Fe3O4; 0.25 μm) am fear as follaisiche. Tha e duilich toradh CombiMag MP6 fhaicinn. Anns a h-uile cùis, chaidh ar comas MP a lorg a leasachadh gu mòr le bhith ag eadar-theangachadh a’ mhagnait air ais is air adhart co-shìnte ris a’ chaipileid. Nuair a ghluais na magnets air falbh bhon chaipileid, leudaich na gràineanan ann an sreangan fada, ach mar a thàinig na magnets nas fhaisge agus mar a mheudaich neart an raoin magnetach, ghiorraich sreangan nan gràineanan mar a ghluais na gràineanan a dh’ionnsaigh uachdar àrd a’ chaipileid (faic Bhidio a bharrachd S1: MP4), ag àrdachadh An dùmhlachd mìrean an uachdair. Air an làimh eile, nuair a thèid am magnet a thoirt a-mach às a’ chaipileid, bidh neart an achaidh a’ lùghdachadh agus bidh na MPan ag ath-eagrachadh gu sreangan fada a’ sìneadh bho uachdar àrd a’ chaipileid (faic Bhidio a bharrachd S2: MP4). Às deidh don mhagnait stad a chuir air gluasad, bidh na mìrean a’ leantainn air adhart a’ gluasad airson ùine ghoirid às deidh dhaibh an suidheachadh cothromachaidh a ruighinn. Mar a bhios am MP a’ gluasad a dh’ionnsaigh agus air falbh bho uachdar àrd a’ chaipileid, mar as trice bidh na mìrean magnetach a’ slaodadh an sprùilleach tron ​​​​​​leaghan.
Tha faicsinneachd MP fo PCXI ag atharrachadh gu mòr eadar sampallan. (a) MP3, (b) MP4, (c) MP5 agus (d) MP6. Chaidh na h-ìomhaighean uile a chithear an seo a thogail le magnet suidhichte mu 10 mm dìreach os cionn a’ chaipileid. Is e builgeanan èadhair a tha glaiste anns na capillaries a th’ anns na cearcallan mòra a tha follaiseach, a’ sealltainn gu soilleir feartan oir dubh is geal ìomhaighean eadar-dhealachaidh ìre. Tha am bogsa dearg a’ toirt a-steach meudachadh nèamhaidh eadar-dhealachaidh. Thoir an aire nach eil trast-thomhas sgeamaichean a’ mhagnait anns na figearan uile ri sgèile agus gu bheil iad mu 100 uair nas motha na tha air an sealltainn.
Mar a thèid am magnet a ghluasad gu clì is gu deas air mullach a’ chaipil, bidh ceàrn an t-sreang MP ag atharrachadh gus a bhith co-thaobhadh ris a’ mhagnait (faic Figear 6), agus mar sin a’ mìneachadh nan loidhnichean achaidh magnetach. Airson MP3-5, às deidh don chorda ruighinn ceàrn stairsneach, thèid na mìrean a shlaodadh air uachdar àrd a’ chaipil. Bidh seo gu tric ag adhbhrachadh gum bi MPan a’ cruinneachadh ann am buidhnean nas motha faisg air far a bheil an raon magnetach as làidire (faic Bhidio a bharrachd S3: MP5). Tha seo cuideachd gu sònraichte follaiseach nuair a thathar a’ dèanamh ìomhaighean faisg air ceann a’ chaipil, a dh’ adhbhraicheas MPan a bhith a’ cruinneachadh agus a’ dùmhlachadh aig an eadar-aghaidh lionn-èadhair. Cha deach mìrean ann am MP6, a bha nas duilghe aithneachadh na MP3-5, a shlaodadh fhad ‘s a ghluais am magnet air feadh a’ chaipil, ach dhealaich na sreangan MP, a’ fàgail nam mìrean anns an raon seallaidh (faic Bhidio a bharrachd S4: MP6). Ann an cuid de chùisean, nuair a chaidh an raon magnetach a chaidh a chuir an sàs a lughdachadh le bhith a’ gluasad a’ mhagnait astar mòr bhon àite ìomhaighean, chaidh MPan sam bith a bha air fhàgail sìos gu slaodach gu uachdar ìosal an tiùba le grabhataidh fhad ‘s a bha iad fhathast anns an t-sreang (faic Bhidio a bharrachd S5: MP3).
Bidh ceàrn an t-sreang MP ag atharrachadh fhad ’s a thèid am magnet a ghluasad chun na làimh dheis os cionn a’ chaipileid. (a) MP3, (b) MP4, (c) MP5 agus (d) MP6. Tha am bogsa dearg a’ toirt a-steach am meudachadh a tha a’ neartachadh an coimeas. Thoir an aire gu bheil na bhideothan a bharrachd fiosrachail oir tha iad a’ nochdadh fiosrachadh cudromach mu structar nam mìrean agus fiosrachadh fiùghantach nach gabh fhaicinn anns na h-ìomhaighean statach seo.
Sheall na deuchainnean againn gu bheil gluasad slaodach a’ mhagnait air ais is air adhart air feadh an trachea a’ dèanamh e nas fhasa MP fhaicinn ann an co-theacsa gluasad iom-fhillte in vivo. Cha deach deuchainnean in vivo a dhèanamh leis nach robh grìogagan polystyrene (MP1 agus MP2) rim faicinn anns a’ chaipileid. Chaidh gach aon de na ceithir MPan a bha air fhàgail a dhearbhadh in vivo leis an ais fhada magnet air a rèiteachadh os cionn an trachea aig ceàrn mu 30° gu dìreach (faic Figearan 2b agus 3a), leis gun robh seo a’ leantainn gu slabhraidhean MP nas fhaide agus bha e nas èifeachdaiche na rèiteachadh a’ mhagnait a chaidh a chrìochnachadh. Cha deach MP3, MP4 agus MP6 a lorg ann an trachea bheathaichean beò sam bith. Nuair a chaidh dealbhan a thogail de na slighean-adhair radain às deidh dha na beathaichean a bhith air am marbhadh gu daonna, dh’fhan na mìrean do-fhaicsinneach eadhon nuair a chaidh barrachd meud a chur ris a’ cleachdadh pumpa steallaire. Bha an susbaint iarainn ocsaid as àirde aig MP5 agus b’ e an aon mhìrean faicsinneach a bh’ ann, agus mar sin chaidh a chleachdadh gus giùlan in vivo MP a mheasadh agus a chomharrachadh.
Mar thoradh air a bhith a’ cur a’ mhagnait thairis air an trachea rè lìbhrigeadh MP, chaidh mòran MP, ach chan e a h-uile gin, a dh’fhuasgladh anns an raon-seallaidh. Chithear mìrean a’ dol a-steach don trachea as fheàrr ann am beathaichean a chaidh ìobairt gu daonna. Figear 7 agus Bhidio a bharrachd S6: Tha MP5 a’ sealltainn glacadh magnetach luath agus co-thaobhadh mìrean air uachdar an trachea ventral, a’ nochdadh gum faodar MPan a stiùireadh gu na roinnean a tha a dhìth den trachea. Nuair a bhathar a’ sgrùdadh nas fhaide air falbh air feadh an trachea às deidh lìbhrigeadh MP, chaidh cuid de MPan a lorg nas fhaisge air a’ carina, a’ moladh nach robh neart an raoin magnetach gu leòr airson na MPan uile a chruinneachadh agus a chumail, leis gun deach an lìbhrigeadh tron ​​​​roinn leis an neart raoin magnetach as àirde rè a’ phròiseas fluid. A dh’ aindeoin sin, bha dùmhlachd MP às dèidh breith nas àirde timcheall air an raon a chaidh a dhealbhadh, a’ moladh gun do dh’fhuirich mòran MPan anns na roinnean slighe-adhair far an robh neart an raoin magnetach a chaidh a chuir an sàs as àirde.
Dealbhan bho (a) ro agus (b) às dèidh lìbhrigeadh MP5 a-steach do trachea radain a chaidh a chur gu bàs o chionn ghoirid leis a’ mhagnait suidhichte dìreach os cionn na sgìre ìomhaighean. Tha an sgìre ìomhaighean suidhichte eadar an dà fhàinne cartilage. Mus tèid MP a lìbhrigeadh, tha beagan lionn anns an t-slighe-adhair. Tha am bogsa dearg a’ toirt a-steach am meudachadh a tha a’ neartachadh eadar-dhealachaidh. Tha na h-ìomhaighean seo bhon bhidio a chithear ann am Bhidio a bharrachd S6: MP5.
Dh’adhbhraich gluasad a’ mhagnait air feadh an trachea in vivo gun do dh’atharraich an t-sreath MP ceàrn taobh a-staigh uachdar an t-slighe-adhair ann an dòigh coltach ris an fhear a chithear ann an capillaries (faic Figear 8 agus Bhidio a bharrachd S7: MP5). Ach, nar sgrùdadh, cha b’ urrainnear MPan a shlaodadh air feadh uachdar an t-slighe-adhair bheò mar a b’ urrainn dhaibh le capillaries. Ann an cuid de chùisean, bidh an t-sreath MP a’ fàs nas fhaide mar a ghluaiseas am magnet clì is deas. Gu inntinneach, fhuair sinn a-mach cuideachd gu bheil coltas gu bheil an t-sreang gràinean ag atharrachadh doimhneachd sreath lionn an uachdair nuair a thèid am magnet a ghluasad gu fada air feadh an trachea, agus a’ leudachadh nuair a thèid am magnet a ghluasad dìreach os a chionn agus an t-sreang gràinean air a thionndadh gu suidheachadh dìreach (faic Bhidio a bharrachd S7). : MP5 aig 0:09, bonn air an làimh dheis). Dh’atharraich am pàtran gluasaid àbhaisteach nuair a chaidh am magnet a ghluasad thairis air mullach an trachea gu taobhach (is e sin, gu taobh clì no deas a’ bheathaich seach air feadh fad an trachea). Bha na mìrean fhathast rim faicinn gu soilleir fhad ’s a bha iad a’ gluasad, ach nuair a chaidh am magnet a thoirt a-mach às an trachea, thàinig bàrr nan sreangan mìrean gu bhith rim faicinn (faic Bhidio a bharrachd S8: MP5, a’ tòiseachadh aig 0:08). Tha seo a rèir giùlan MP a chunnaic sinn fo raon magnetach a chaidh a chuir an sàs ann an capillary glainne.
Eisimpleirean de dhealbhan a’ sealltainn MP5 ann an trachea radain bheò fo anesthetis. (a) Tha am magnet air a chleachdadh gus dealbhan fhaighinn os cionn agus air taobh clì na trachea, an uairsin (b) às deidh don magnet a bhith air a ghluasad chun na làimh dheis. Tha am bogsa dearg a’ toirt a-steach am meudachadh a tha a’ neartachadh an eadar-dhealachaidh. Tha na h-ìomhaighean seo bhon bhidio a chithear ann am Bhidio a bharrachd S7: MP5.
Nuair a chaidh an dà phòla a rèiteachadh ann an stiùireadh tuath-deas os cionn agus fo an trachea (ie a’ tàladh; Figear 3b), nochd na cordaichean MP nas fhaide agus bha iad suidhichte air balla-taobh an trachea seach air uachdar dorsal an trachea (faic Bhidio a bharrachd S9: MP5). Ach, cha deach dùmhlachdan àrda de ghràineanan aig aon àite (ie, uachdar dorsal an trachea) a lorg às deidh lìbhrigeadh lionn nuair a chaidh inneal dà-mhagnet a chleachdadh, a thachras mar as trice nuair a thèid inneal aon-mhagnet a chleachdadh. An uairsin nuair a chaidh aon mhagnet a rèiteachadh gus na pòlaichean a dhiùltadh air an tionndadh (Figear 3c), cha robh coltas gun do dh’ èirich an àireamh de ghràineanan a bha rim faicinn anns an raon seallaidh às deidh lìbhrigeadh. Tha suidheachadh an dà rèiteachadh dà-mhagnet dùbhlanach air sgàth neartan àrda an raoin magnetach a bhios a’ tarraing no a’ putadh nan magnets, fa leth. Chaidh an suidheachadh an uairsin atharrachadh gu aon mhagnet co-shìnte ris an t-slighe-adhair ach a’ dol tron ​​​​​​t-slighe-adhair aig 90 ceum gus am biodh na loidhnichean achaidh a’ dol tarsainn air balla an trachea gu ceart-cheàrnach (Figear 3d), stiùireadh a chaidh a dhealbhadh gus faighinn a-mach an gabhadh cruinneachadh gràinean air a’ bhalla-taobh fhaicinn. Ach, ann an Anns a’ rèiteachadh seo, cha robh gluasad sam bith ann a bha a’ comharrachadh cruinneachadh MP no gluasad magnet. Stèidhichte air na toraidhean seo uile, chaidh rèiteachadh aon-mhagnet, le treòrachadh 30-ceum (Figear 3a) a thaghadh airson sgrùdaidhean giùlain gine in vivo.
Nuair a chaidh dealbhan a thogail den bheathach a-rithist is a-rithist dìreach an dèidh marbhadh daonna, leis nach robh gluasad troimh-chèile anns an fhighe, b’ urrainnear loidhnichean mìrean nas mìne agus nas giorra fhaicinn anns an raon eadar-chondral soilleir, “crithteach” a rèir gluasad eadar-theangachaidh a’ mhagnait. A dh’aindeoin sin, chan urrainnear fhathast làthaireachd agus gluasad mìrean MP6 fhaicinn gu soilleir.
B’ e 1.8 × 108 TU/ml an tiotar LV-LacZ, agus an dèidh measgachadh 1:1 le CombiMag MP (MP6), fhuair na beathaichean dòs tracheal 50 μl de charbad LV 9 × 107 TU/ml (ie 4.5 × 106 TU/radan). Anns na sgrùdaidhean seo, an àite a bhith a’ gluasad a’ mhagnait rè saothair, shocraich sinn a’ mhagnait ann an aon suidheachadh gus faighinn a-mach an gabhadh tar-chur LV (a) a leasachadh an taca ri lìbhrigeadh vectar às aonais raon magnetach, agus (b) an gabhadh a fhòcasadh. Tha ceallan slighe-adhair air an tar-chur gu roinnean targaid magnetach den t-slighe-adhair àrd.
Cha robh coltas gu robh droch bhuaidh aig làthaireachd magnets agus cleachdadh CombiMag còmhla ri vectaran LV air slàinte bheathaichean, mar a bha aig ar protocol lìbhrigidh vectar LV àbhaisteach. Sheall ìomhaighean aghaidh den roinn tracheal a bha fo bhuaidh buaireadh meacanaigeach (Figear a bharrachd 1) gu robh ìrean tar-chuir mòran nas àirde anns a’ bhuidheann bheathaichean a chaidh a làimhseachadh le LV-MP nuair a bha am magnet an làthair (Figear 9a). Cha robh ach glè bheag de dhath LacZ gorm an làthair anns a’ bhuidheann smachd (Figear 9b). Sheall tomhas de raointean dathte X-Gal àbhaisteach gun tug rianachd LV-MP ann an làthair raon magnetach leasachadh timcheall air 6-fhillte (Figear 9c).
Eisimpleirean de dhealbhan co-dhèanta a’ sealltainn tar-chur tracheal le LV-MP (a) an làthair raon magnetach agus (b) às aonais magnet. (c) Leasachadh staitistigeil cudromach ann an raon tar-chuir LacZ àbhaisteach taobh a-staigh an trachea nuair a thathar a’ cleachdadh a’ magnet (*p = 0.029, deuchainn-t, n = 3 gach buidheann, cuibheasachd ± SEM).
Sheall earrannan neodrach luath-dhathte dearg (eisimpleir air a shealltainn ann am Figear Taice 2) ceallan air an dathte le LacZ an làthair ann am pàtran agus àite coltach ris an deach aithris roimhe.
Tha prìomh dhùbhlan ann airson leigheas gine adhair fhathast a bhith a’ suidheachadh mìrean giùlain gu ceart gu roinnean inntinneach agus a’ coileanadh ìrean àrda de èifeachdas tar-chuir anns an sgamhan gluasadach an làthair sruth-adhair agus glanadh mucus gnìomhach. Airson luchd-giùlain LV a chaidh a dhealbhadh gus galar adhair CF a làimhseachadh, tha àrdachadh ùine còmhnaidh mìrean giùlain taobh a-staigh nan slighean-adhair giùlain air a bhith na amas duilich gu ruige seo. Mar a chomharraich Castellani et al., tha buannachdan aig cleachdadh raointean magnetach gus tar-chuir a leasachadh an taca ri dòighean lìbhrigidh gine eile leithid electroporation, oir faodaidh e sìmplidheachd, èifeachdas cosgais, suidheachadh lìbhrigidh, èifeachdas nas motha, agus amannan goir nas giorra a chur còmhla, agus is dòcha dòs giùlain nas lugha10. Ach, cha deach tasgadh in vivo agus giùlan mìrean magnetach anns na slighean-adhair fo bhuaidh fheachdan magnetach taobh a-muigh a mhìneachadh a-riamh, agus cha deach comasachd an dòigh seo a nochdadh in vivo gus ìrean abairtean gine a leasachadh ann an slighean-adhair beò slàn.
Sheall na deuchainnean sioncrotron PCXI in vitro againn gu robh na gràineanan uile a rinn sinn deuchainn orra, ach a-mhàin polystyrene MP, rim faicinn anns an t-suidheachadh ìomhaighean a chleachd sinn. Ann an làthaireachd raon magnetach, bidh MPan a’ cruthachadh sreangan aig a bheil faid co-cheangailte ri seòrsa gràin agus neart an raoin magnetach (ie faisgeachd agus gluasad a’ mhagnait). Mar a chithear ann am Figear 10, tha na sreangan a chì sinn air an cruthachadh air sgàth gu bheil gach gràin fa leth air a magnetachadh agus ag adhbhrachadh an raon magnetach ionadail aige fhèin. Bidh na raointean fa leth seo ag adhbhrachadh gum bi gràineanan coltach ris eile a’ cruinneachadh agus a’ ceangal, le gluasadan coltach ri sreang buidhne air sgàth fheachdan ionadail bho fheachdan tarraingeach is ath-bhualadh ionadail gràineanan eile.
Dealbh sgeamach a’ sealltainn (a, b) sreathan mìrean air an gineadh taobh a-staigh capillaries làn lionn agus (c, d) trachea làn èadhair. Thoir an aire nach eil na capillaries agus an trachea air an tarraing gu sgèile. Tha tuairisgeul air an MP ann am pannal (a) cuideachd, anns a bheil mìrean Fe3O4 air an rèiteachadh ann an sreangan.
Nuair a chaidh am magnet a ghluasad os cionn a’ chaipileid, ràinig ceàrn an t-sreang gràinean stairsneach èiginneach airson MP3-5 anns an robh Fe3O4, agus às deidh sin cha do dh’fhuirich an t-sreang gràinean san t-suidheachadh tùsail tuilleadh, ach ghluais e air an uachdar gu suidheachadh ùr. magnet. Tha coltas ann gun tachair a’ bhuaidh seo leis gu bheil uachdar a’ chaipileid ghlainne rèidh gu leòr airson leigeil leis a’ ghluasad seo tachairt. Gu inntinneach, cha do ghiùlain MP6 (CombiMag) san dòigh seo, is dòcha leis gu robh na gràineanan nas lugha, gu robh còmhdach no cosgaisean uachdar eadar-dhealaichte aca, no gun do chuir lionn giùlain seilbh buaidh air an comas gluasad. Tha an coimeas ìomhaigh de ghràineanan CombiMag nas laige cuideachd, a’ moladh gum faodadh dùmhlachdan coltach ris an leaghan agus na gràineanan a bhith aca agus mar sin nach eil iad a’ gluasad gu furasta a dh’ionnsaigh a chèile. Faodaidh gràineanan cuideachd a bhith steigte ma ghluaiseas am magnet ro luath, a’ nochdadh nach urrainn do neart an raoin magnetach an-còmhnaidh faighinn thairis air an fhrith-bhualadh eadar gràineanan anns an leaghan, a’ moladh nach eil e na iongnadh gu bheil neart an raoin magnetach agus an t-astar eadar am magnet agus an raon targaid glè chudromach. Air an toirt còmhla, tha na toraidhean seo cuideachd a’ moladh, ged a dh’ fhaodas magnets mòran MP a ghlacadh a bhios a’ sruthadh tron ​​raon targaid, nach eil e coltach gum faodar earbsa a chur ann am magnets gus gluasad. Mìrean CombiMag air uachdar an trachea. Mar sin, tha sinn a’ tighinn chun a’ cho-dhùnaidh gum bu chòir do sgrùdaidhean LV-MP in vivo raointean magnetach statach a chleachdadh gus targaideadh gu corporra air roinnean sònraichte de chraoibh an adhair.
Nuair a thèid mìrean a lìbhrigeadh a-steach don bhodhaig, tha e duilich an aithneachadh ann an co-theacsa clò bodhaig gluasadach iom-fhillte, ach chaidh an comas an lorg a leasachadh le bhith a’ gluasad a’ mhagnait gu còmhnard os cionn an trachea gus sreangan MP a “chrith”. Ged a tha e comasach ìomhaighean beò a dhèanamh, tha e nas fhasa gluasad mìrean aithneachadh aon uair ‘s gu bheil am beathach air a mharbhadh gu daonna. San fharsaingeachd, bha dùmhlachd MP aig an ìre as àirde aig an àite seo nuair a bha am magnet suidhichte os cionn na sgìre ìomhaighean, ged a lorgar cuid de ghràineanan nas fhaide air adhart air an trachea mar as trice. An coimeas ri sgrùdaidhean in vitro, chan urrainnear mìrean a shlaodadh air feadh an trachea le bhith ag atharrachadh a’ mhagnait. Tha an lorg seo a rèir mar a bhios am mucus a tha a’ còmhdach uachdar an trachea mar as trice a’ giullachd mìrean a thèid an anail a-steach, gan glacadh anns a’ mhucus agus an uairsin gan glanadh leis an dòigh glanaidh mucociliary.
Bha sinn den bheachd gum faodadh cleachdadh magnets airson tàladh os cionn agus fo an trachea (Figear 3b) leantainn gu raon magnetach nas co-ionnan, seach raon magnetach a tha gu math dùmhail aig aon àm, a dh’ fhaodadh leantainn gu sgaoileadh nas co-ionnan de ghràineanan. Ach, cha d’ fhuair an sgrùdadh tòiseachaidh againn fianais shoilleir gus taic a thoirt don bheachd seo. San aon dòigh, cha do lean rèiteachadh paidhir de magnets gus an cur às (Figear 3c) gu barrachd tasgadh gràinean anns an raon a chaidh a dhealbhadh. Tha an dà thoradh seo a’ sealltainn nach eil an suidheachadh dà-mhagnet a’ leasachadh smachd ionadail air targaideadh MP gu mòr, agus gu bheil na feachdan magnetach làidir a thig às a sin duilich an rèiteachadh, a’ dèanamh an dòigh-obrach seo nas lugha practaigeach. San aon dòigh, cha do mheudaich stiùireadh a’ mhagnait os cionn agus tron ​​trachea (Figear 3d) an àireamh de ghràineanan a chaidh a chumail anns an raon a chaidh a dhealbhadh. Is dòcha nach bi cuid de na rèiteachaidhean eile sin soirbheachail leis gu bheil iad a’ leantainn gu neartan raon magnetach nas ìsle taobh a-staigh an raon tasgaidh. Mar sin, thathas den bheachd gur e an rèiteachadh magnet singilte ceàrn 30-ceum (Figear 3a) an dòigh as fhasa agus as èifeachdaiche airson deuchainnean in vivo.
Sheall an sgrùdadh LV-MP nuair a chaidh vectaran LV a chur còmhla ri CombiMag agus an lìbhrigeadh às deidh buaireadh corporra ann an làthaireachd raon magnetach, gun deach ìrean tar-chuir a mheudachadh gu mòr anns an trachea an taca ris na smachdan. Stèidhichte air sgrùdaidhean ìomhaighean synchrotron agus toraidhean LacZ, bha e coltach gun robh an raon magnetach comasach air an LV a ghleidheadh ​​​​​​taobh a-staigh an trachea agus an àireamh de ghràineanan vectar a chaidh a-steach don sgamhan sa bhad a lughdachadh. Dh’ fhaodadh leasachaidhean targaideachaidh mar sin leantainn gu èifeachdas nas àirde fhad ‘s a tha iad a’ lughdachadh titers lìbhrigidh, tar-chuir far-targaid, fo-bhuaidhean sèididh agus dìonachd, agus cosgaisean giùlan gine. Gu cudromach, a rèir an neach-dèanamh, faodar CombiMag a chleachdadh còmhla ri dòighean gluasaid gine eile, a’ gabhail a-steach le vectaran bhìorasach eile (leithid AAV) agus searbhagan niuclasach.