Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર. તમે જે બ્રાઉઝર વર્ઝનનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છો તેમાં CSS માટે મર્યાદિત સપોર્ટ છે. શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટેડ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા ઇન્ટરનેટ એક્સપ્લોરરમાં સુસંગતતા મોડ બંધ કરો). આ દરમિયાન, સતત સપોર્ટ સુનિશ્ચિત કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને જાવાસ્ક્રિપ્ટ વિના સાઇટ પ્રદર્શિત કરીશું.
સિસ્ટિક ફાઇબ્રોસિસ ફેફસાના રોગની સારવાર માટે જનીન વેક્ટર્સે વાહક વાયુમાર્ગોને લક્ષ્ય બનાવવો જોઈએ કારણ કે પેરિફેરલ ફેફસાના ટ્રાન્સડક્શનથી રોગનિવારક લાભ મળતો નથી. વાયરલ ટ્રાન્સડક્શન કાર્યક્ષમતા સીધી રીતે વેક્ટર નિવાસ સમય સાથે સંબંધિત છે.જોકે, જનીન વાહકો જેવા ડિલિવરી પ્રવાહી કુદરતી રીતે પ્રેરણા દરમિયાન એલ્વિઓલીમાં ફેલાય છે, અને કોઈપણ સ્વરૂપના ઉપચારાત્મક કણો મ્યુકોસિલરી પરિવહન દ્વારા ઝડપથી સાફ થાય છે.વાયુમાર્ગમાં જનીન વાહકોના નિવાસ સમયને લંબાવવો મહત્વપૂર્ણ છે પરંતુ પ્રાપ્ત કરવો મુશ્કેલ છે.વાયુમાર્ગની સપાટી પર નિર્દેશિત કરી શકાય તેવા જનીન વાહક-સંયુક્ત ચુંબકીય કણો પ્રાદેશિક લક્ષ્યીકરણમાં સુધારો કરી શકે છે.ઇન વિવો વિઝ્યુલાઇઝેશનના પડકારોને કારણે, લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં વાયુમાર્ગની સપાટી પર આવા નાના ચુંબકીય કણોનું વર્તન નબળી રીતે સમજી શકાય છે.આ અભ્યાસનો ઉદ્દેશ્ય એનેસ્થેટાઇઝ્ડ ઉંદરોના શ્વાસનળીમાં ચુંબકીય કણોની શ્રેણીની ઇન વિવો ગતિને વિઝ્યુઅલાઇઝ કરવા માટે સિંક્રોટ્રોન ઇમેજિંગનો ઉપયોગ કરવાનો હતો જેથી વિવોમાં વ્યક્તિગત અને બલ્ક કણોના વર્તનની ગતિશીલતા અને પેટર્નની તપાસ કરી શકાય.ત્યારબાદ અમે એ પણ મૂલ્યાંકન કર્યું કે શું ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં લેન્ટીવાયરલ ચુંબકીય કણોની ડિલિવરી ઉંદરમાં ટ્રાન્સડક્શન કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરશે. શ્વાસનળી.સિંક્રોટ્રોન એક્સ-રે ઇમેજિંગ વિટ્રો અને ઇન વિવોમાં સ્થિર અને ગતિશીલ ચુંબકીય ક્ષેત્રોમાં ચુંબકીય કણોના વર્તનને દર્શાવે છે. ચુંબક સાથે જીવંત વાયુમાર્ગની સપાટી પર કણોને સરળતાથી ખેંચી શકાતા નથી, પરંતુ પરિવહન દરમિયાન, થાપણો દૃશ્યના ક્ષેત્રમાં કેન્દ્રિત થાય છે જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર સૌથી મજબૂત હોય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં લેન્ટીવાયરલ ચુંબકીય કણો પહોંચાડવામાં આવ્યા ત્યારે ટ્રાન્સડક્શન કાર્યક્ષમતામાં પણ છ ગણો વધારો થયો હતો. એકસાથે, આ પરિણામો સૂચવે છે કે લેન્ટીવાયરલ ચુંબકીય કણો અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો જનીન વેક્ટર લક્ષ્યીકરણને સુધારવા અને વિવોમાં વાયુમાર્ગોના સંચાલનમાં ટ્રાન્સડક્શન સ્તર વધારવા માટે મૂલ્યવાન અભિગમો હોઈ શકે છે.
સિસ્ટિક ફાઇબ્રોસિસ (CF) CF ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન કન્ડક્ટન્સ રેગ્યુલેટર (CFTR) નામના એક જ જનીનમાં ફેરફારને કારણે થાય છે. CFTR પ્રોટીન એક આયન ચેનલ છે જે સમગ્ર શરીરમાં ઘણા ઉપકલા કોષોમાં હાજર છે, જેમાં વાહક વાયુમાર્ગનો સમાવેશ થાય છે, જે CF પેથોજેનેસિસનું મુખ્ય સ્થળ છે. CFTR ખામીઓ અસામાન્ય પાણી પરિવહન તરફ દોરી જાય છે, વાયુમાર્ગની સપાટીને નિર્જલીકૃત કરે છે અને વાયુમાર્ગ સપાટી પ્રવાહી (ASL) સ્તરની ઊંડાઈ ઘટાડે છે. આ મ્યુકોસિલરી ટ્રાન્સપોર્ટ (MCT) સિસ્ટમની વાયુમાર્ગમાંથી શ્વાસમાં લેવાયેલા કણો અને પેથોજેન્સને સાફ કરવાની ક્ષમતાને પણ નબળી પાડે છે. અમારું લક્ષ્ય CFTR જનીનની સાચી નકલ પહોંચાડવા અને ASL, MCT અને ફેફસાના સ્વાસ્થ્યને સુધારવા માટે લેન્ટિવાયરલ (LV) જનીન ઉપચાર વિકસાવવાનું છે, અને vivo1 માં આ પરિમાણોને માપવા માટે સક્ષમ નવી તકનીકો વિકસાવવાનું ચાલુ રાખવાનું છે.
CF એરવે જનીન ઉપચાર માટે LV વેક્ટર્સ અગ્રણી ઉમેદવારોમાંના એક છે, મુખ્યત્વે કારણ કે તેઓ કાયમી ધોરણે એરવે બેઝલ કોષો (એરવે સ્ટેમ સેલ્સ) માં ઉપચારાત્મક જનીનને એકીકૃત કરી શકે છે. આ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તેઓ કાર્યાત્મક જનીન-સુધારેલા CF-સંકળાયેલ એરવે સપાટી કોષોમાં ભિન્નતા દ્વારા સામાન્ય હાઇડ્રેશન અને મ્યુકસ ક્લિયરન્સ પુનઃસ્થાપિત કરી શકે છે, જેના પરિણામે આજીવન લાભ થાય છે. LV વેક્ટર્સને વાહક એરવે સામે નિર્દેશિત કરવા જોઈએ, કારણ કે આ તે જગ્યા છે જ્યાં CF ફેફસાના રોગ શરૂ થાય છે. ફેફસામાં વેક્ટરની ઊંડાઈએ ડિલિવરી મૂર્ધન્ય ટ્રાન્સડક્શનમાં પરિણમી શકે છે, પરંતુ CF માં આનો કોઈ ઉપચારાત્મક લાભ નથી. જો કે, ડિલિવરી 3,4 પછી પ્રેરણા પર જનીન વાહકો જેવા પ્રવાહી કુદરતી રીતે એલ્વિઓલીમાં સ્થળાંતર કરે છે અને ઉપચારાત્મક કણો MCT દ્વારા મૌખિક પોલાણમાં ઝડપથી સાફ થાય છે. LV ટ્રાન્સડક્શન કાર્યક્ષમતા સેલ્યુલર શોષણને મંજૂરી આપવા માટે વેક્ટર લક્ષ્ય કોષોની બાજુમાં રહે છે તે સમયની લંબાઈ સાથે સીધી રીતે સંબંધિત છે - "નિવાસ સમય"5 - જે લાક્ષણિક પ્રાદેશિક હવા પ્રવાહ તેમજ સંકલિત કણ મ્યુકસ કેપ્ચર અને MCT દ્વારા સરળતાથી ઘટાડે છે. CF માટે, આ પ્રદેશમાં ટ્રાન્સડક્શનના ઉચ્ચ સ્તરને પ્રાપ્ત કરવા માટે વાયુમાર્ગમાં LV ના રહેઠાણ સમયને લંબાવવાની ક્ષમતા મહત્વપૂર્ણ છે, પરંતુ અત્યાર સુધી તે પડકારજનક રહ્યું છે.
આ અવરોધને દૂર કરવા માટે, અમે સૂચવીએ છીએ કે LV ચુંબકીય કણો (MPs) બે પૂરક રીતે મદદ કરી શકે છે. પ્રથમ, તેમને લક્ષ્યીકરણ સુધારવા અને જનીન વાહક કણોને ઇચ્છિત વાયુમાર્ગ ક્ષેત્રમાં રહેવામાં મદદ કરવા માટે ચુંબકીય રીતે વાયુમાર્ગની સપાટી પર માર્ગદર્શન આપી શકાય છે; અને ASL) કોષ સ્તર 6 માં ખસેડવા માટે. MPs નો વ્યાપકપણે લક્ષિત દવા વિતરણ વાહનો તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જ્યારે તેઓ એન્ટિબોડીઝ, કીમોથેરાપ્યુટિક દવાઓ અથવા અન્ય નાના અણુઓ સાથે જોડાય છે જે કોષ પટલ સાથે જોડાય છે અથવા સંબંધિત કોષ સપાટી રીસેપ્ટર્સ સાથે જોડાય છે અને સ્થિર વીજળીની હાજરીમાં ગાંઠ સ્થળોએ એકઠા થાય છે. કેન્સરની સારવાર માટે ચુંબકીય ક્ષેત્રો 7. અન્ય "હાયપરથર્મલ" તકનીકોનો હેતુ MPs ને ઓસીલેટીંગ ચુંબકીય ક્ષેત્રોના સંપર્કમાં આવે ત્યારે ગરમ કરવાનો છે, જેનાથી ગાંઠ કોષોનો નાશ થાય છે. ચુંબકીય સ્થાનાંતરણનો સિદ્ધાંત, જેમાં કોષોમાં DNA ના ટ્રાન્સફરને વધારવા માટે ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ ટ્રાન્સફેક્શન એજન્ટ તરીકે થાય છે, તે સામાન્ય રીતે ઇન વિટ્રોમાં બિન-વાયરલ અને વાયરલ જનીન વેક્ટર્સની શ્રેણીનો ઉપયોગ કરીને ઉપયોગમાં લેવાય છે જે ટ્રાન્સડ્યુસ કરવામાં મુશ્કેલ છે. LV મેગ્નેટોટ્રાન્સફેક્શનની અસરકારકતા સ્થાપિત થઈ છે, જેમાં સ્થિર ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં માનવ શ્વાસનળીના ઉપકલા કોષ રેખામાં LV-MPs ની ઇન વિટ્રો ડિલિવરી છે, જે ફક્ત LV વેક્ટરની તુલનામાં ટ્રાન્સડક્શન કાર્યક્ષમતામાં 186 ગણો વધારો કરે છે. LV-MP ને ઇન વિટ્રો CF મોડેલ પર પણ લાગુ કરવામાં આવ્યું છે, જ્યાં ચુંબકીય સ્થાનાંતરણે CF સ્પુટમની હાજરીમાં હવા-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસ સંસ્કૃતિઓમાં LV ટ્રાન્સડક્શનમાં 20 ગણો વધારો કર્યો છે10. જો કે, અંગોના વિવો મેગ્નેટોટ્રાન્સફેક્શન પર પ્રમાણમાં ઓછું ધ્યાન આપવામાં આવ્યું છે અને માત્ર થોડા પ્રાણીઓમાં તેનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું છે. અભ્યાસ 11,12,13,14,15, ખાસ કરીને ફેફસાંમાં 16,17. તેમ છતાં, CF ફેફસાં ઉપચારમાં ચુંબકીય સંક્રમણની તકો સ્પષ્ટ છે. ટેન એટ અલ. (2020) એ જણાવ્યું હતું કે "કાર્યક્ષમ ચુંબકીય નેનોપાર્ટિકલ પલ્મોનરી ડિલિવરીનો પ્રૂફ-ઓફ-કન્સેપ્ટ અભ્યાસ CF દર્દીઓમાં ક્લિનિકલ પરિણામોને સુધારવા માટે ભવિષ્યની CFTR ઇન્હેલેશન વ્યૂહરચનાઓનો માર્ગ મોકળો કરશે"6.
લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં વાયુમાર્ગની સપાટી પર નાના ચુંબકીય કણોનું વર્તન કલ્પના અને અભ્યાસ કરવું મુશ્કેલ છે, અને તેથી તે સારી રીતે સમજાતું નથી. અન્ય અભ્યાસોમાં, અમે સિંક્રોટ્રોન-પ્રસાર-આધારિત ફેઝ-કોન્ટ્રાસ્ટ એક્સ-રે ઇમેજિંગ (PB-PCXI) પદ્ધતિ વિકસાવી છે જેથી ASL ઊંડાઈ18 અને MCT વર્તણૂક19,20 માં મિનિટ ઇન વિવો ફેરફારોને બિન-આક્રમક રીતે વિઝ્યુઅલાઈઝ કરી શકાય અને તેનું પ્રમાણ નક્કી કરી શકાય. ગેસ કેનાલ સપાટી હાઇડ્રેશનને સીધા માપવા માટે અને સારવાર અસરકારકતાના પ્રારંભિક સૂચક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. વધુમાં, અમારી MCT મૂલ્યાંકન પદ્ધતિ PB-PCXI21 નો ઉપયોગ કરીને દૃશ્યમાન MCT માર્કર્સ તરીકે એલ્યુમિના અથવા ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ગ્લાસથી બનેલા 10-35 µm વ્યાસના કણોનો ઉપયોગ કરે છે. બંને તકનીકો MP સહિત વિવિધ પ્રકારના કણોના વિઝ્યુલાઇઝેશન માટે યોગ્ય છે.
તેના ઉચ્ચ અવકાશી અને ટેમ્પોરલ રિઝોલ્યુશનને કારણે, અમારી PB-PCXI-આધારિત ASL અને MCT વિશ્લેષણ તકનીકો MP જનીન ડિલિવરી તકનીકોને સમજવા અને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં મદદ કરવા માટે વિવોમાં સિંગલ અને બલ્ક કણ વર્તણૂકની ગતિશીલતા અને પેટર્નની તપાસ કરવા માટે સારી રીતે અનુકૂળ છે. અમે અહીં જે અભિગમનો ઉપયોગ કરીએ છીએ તે SPring-8 BL20B2 બીમલાઇનનો ઉપયોગ કરીને અમારા અભ્યાસોમાંથી લેવામાં આવ્યો છે, જેમાં અમે ઉંદરના નાક અને પલ્મોનરી વાયુમાર્ગમાં શેમ વેક્ટર ડોઝ ડિલિવરી પછી પ્રવાહી ચળવળની કલ્પના કરી હતી જેથી અમારા જનીન વાહક ડોઝ પ્રાણી અભ્યાસ 3,4 માં અવલોકન કરાયેલ અમારા બિન-સમાન જનીન અભિવ્યક્તિ પેટર્નને સમજાવવામાં મદદ મળે.
આ અભ્યાસનો ઉદ્દેશ્ય જીવંત ઉંદરોના શ્વાસનળીમાં શ્રેણીબદ્ધ MPs ની ઇન વિવો ગતિવિધિઓની કલ્પના કરવા માટે સિંક્રોટ્રોન PB-PCXI નો ઉપયોગ કરવાનો હતો. આ PB-PCXI ઇમેજિંગ અભ્યાસો MPs ની શ્રેણી, ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિ અને સ્થાનોનું પરીક્ષણ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા હતા જેથી MP ગતિ પર તેમની અસર નક્કી કરી શકાય. અમે અનુમાન લગાવ્યું હતું કે બાહ્ય રીતે લાગુ કરાયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ડિલિવર કરાયેલ MP ને રહેવા અથવા લક્ષ્ય ક્ષેત્રમાં ખસેડવામાં મદદ કરશે. આ અભ્યાસોએ અમને ચુંબક રૂપરેખાંકનો ઓળખવાની પણ મંજૂરી આપી જે ડિપોઝિશન પછી શ્વાસનળીમાં જાળવી રાખેલા કણોની સંખ્યાને મહત્તમ કરે છે. અભ્યાસોની બીજી શ્રેણીમાં, અમે આ શ્રેષ્ઠ રૂપરેખાંકનનો ઉપયોગ ઉંદરના વાયુમાર્ગમાં LV-MPs ના ઇન વિવો ડિલિવરીના પરિણામે ટ્રાન્સડક્શન પેટર્ન દર્શાવવા માટે કરવાનો પ્રયાસ કર્યો, આ ધારણા પર આધારિત કે વાયુમાર્ગ લક્ષ્યીકરણના સંદર્ભમાં LV-MPs ની ડિલિવરીના પરિણામે LV ટ્રાન્સડક્શન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થશે.
બધા પ્રાણીઓના અભ્યાસો એડિલેડ યુનિવર્સિટી (M-2019-060 અને M-2020-022) અને SPring-8 સિંક્રોટ્રોન એનિમલ એથિક્સ કમિટી દ્વારા મંજૂર કરાયેલા પ્રોટોકોલ અનુસાર કરવામાં આવ્યા હતા. પ્રયોગો ARRIVE માર્ગદર્શિકા અનુસાર કરવામાં આવ્યા હતા.
જાપાનમાં SPring-8 સિંક્રોટ્રોન ખાતે BL20XU બીમલાઇન પર તમામ એક્સ-રે ઇમેજિંગ કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં અગાઉ વર્ણવેલ સેટઅપ જેવા જ સેટઅપનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો21,22. સંક્ષિપ્તમાં, પ્રાયોગિક બોક્સ સિંક્રોટ્રોન સ્ટોરેજ રિંગથી 245 મીટર દૂર સ્થિત હતું. ફેઝ કોન્ટ્રાસ્ટ ઇફેક્ટ્સ જનરેટ કરવા માટે કણ ઇમેજિંગ અભ્યાસ માટે 0.6 મીટરના નમૂના-થી-ડિટેક્ટર અંતરનો ઉપયોગ થાય છે અને ઇન વિવો ઇમેજિંગ અભ્યાસ માટે 0.3 મીટરનો ઉપયોગ થાય છે. 25 keV ની મોનોક્રોમેટિક બીમ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. sCMOS ડિટેક્ટર સાથે જોડાયેલા ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન એક્સ-રે કન્વર્ટર (SPring-8 BM3) નો ઉપયોગ કરીને છબીઓ કેપ્ચર કરવામાં આવી હતી. કન્વર્ટર 10 µm જાડા સિન્ટિલેટર (Gd3Al2Ga3O12) નો ઉપયોગ કરીને એક્સ-રેને દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરે છે, જે પછી × 10 માઇક્રોસ્કોપ ઑબ્જેક્ટિવ (NA 0.3) નો ઉપયોગ કરીને sCMOS સેન્સર તરફ નિર્દેશિત થાય છે. sCMOS ડિટેક્ટર ઓર્કા-ફ્લેશ4.0 (હમામાત્સુ ફોટોનિક્સ, જાપાન) હતું જેમાં એરેનું કદ 2048 × 2048 પિક્સેલ અને કાચો પિક્સેલનું કદ 6.5 × 6.5 µm છે. આ સેટઅપ 0.51 µmનું અસરકારક આઇસોટ્રોપિક પિક્સેલ કદ અને આશરે 1.1 mm × 1.1 mmનું દૃશ્ય ક્ષેત્ર આપે છે. શ્વાસ-પ્રેરિત ગતિ કલાકૃતિઓને ઓછી કરતી વખતે વાયુમાર્ગની અંદર અને બહાર ચુંબકીય કણોના સિગ્નલ-ટુ-નોઇઝ ગુણોત્તરને મહત્તમ કરવા માટે 100 ms ની એક્સપોઝર લંબાઈ પસંદ કરવામાં આવી હતી. ઇન વિવો અભ્યાસો માટે, એક્સપોઝર વચ્ચે એક્સ-રે બીમને અવરોધિત કરીને રેડિયેશન ડોઝને મર્યાદિત કરવા માટે એક્સ-રે પાથમાં એક ઝડપી એક્સ-રે શટર મૂકવામાં આવ્યું હતું.
કોઈપણ SPring-8 PB-PCXI ઇમેજિંગ અભ્યાસમાં LV કેરિયરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો ન હતો કારણ કે BL20XU ઇમેજિંગ ચેમ્બર બાયોસેફ્ટી લેવલ 2 પ્રમાણિત નથી. તેના બદલે, અમે બે વાણિજ્યિક સપ્લાયર્સમાંથી સારી રીતે લાક્ષણિકતા ધરાવતા MPs ની શ્રેણી પસંદ કરી - જેમાં વિવિધ કદ, સામગ્રી, આયર્ન સાંદ્રતા અને એપ્લિકેશનોનો સમાવેશ થાય છે - પ્રથમ સમજવા માટે કે ચુંબકીય ક્ષેત્રો કાચ રુધિરકેશિકાઓમાં MP ગતિને કેવી રીતે અસર કરે છે, અને પછી જીવંત વાયુમાર્ગોમાં. સપાટી પર.MPs નું કદ 0.25 થી 18 μm સુધીનું હોય છે અને તે વિવિધ સામગ્રીમાંથી બનાવવામાં આવે છે (કોષ્ટક 1 જુઓ), પરંતુ MP ની અંદર ચુંબકીય કણોના કદ સહિત દરેક નમૂનાની રચના અજાણ છે. અમારા વ્યાપક MCT અભ્યાસ 19, 20, 21, 23, 24 ના આધારે, અમે અપેક્ષા રાખીએ છીએ કે 5 μm જેટલા નાના MPs શ્વાસનળીના વાયુમાર્ગની સપાટી પર જોઈ શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે MP ગતિની વધેલી દૃશ્યતા જોવા માટે સળંગ ફ્રેમ્સ બાદ કરીને. એક 0.25 μm-કદનું MP ઇમેજિંગ ઉપકરણના રિઝોલ્યુશન કરતા નાનું હોય છે, પરંતુ PB-PCXI તેમના વોલ્યુમ કોન્ટ્રાસ્ટ અને સપાટી પ્રવાહીની ગતિ શોધી કાઢશે તેવી અપેક્ષા છે જેના પર તેઓ જમા થયા પછી જમા થાય છે.
કોષ્ટક 1 માં દરેક MP માટે નમૂનાઓ 0.63 mm ના આંતરિક વ્યાસ સાથે 20 μl કાચ રુધિરકેશિકાઓ (ડ્રમન્ડ માઇક્રોકેપ્સ, PA, USA) માં તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. કોર્પસ્ક્યુલર કણો પાણીમાં ઉપલબ્ધ છે, જ્યારે કોમ્બીમેગ કણો ઉત્પાદકના માલિકીના પ્રવાહીમાં ઉપલબ્ધ છે. દરેક ટ્યુબ પ્રવાહીથી અડધી ભરેલી છે (આશરે 11 μl) અને નમૂના ધારક પર મૂકવામાં આવી છે (આકૃતિ 1 જુઓ). કાચ રુધિરકેશિકાઓ અનુક્રમે ઇમેજિંગ બોક્સમાં નમૂના સ્ટેજ પર આડી રીતે મૂકવામાં આવી હતી, અને પ્રવાહીની કિનારીઓ સ્થિત કરવામાં આવી હતી. 19 મીમી વ્યાસ (28 મીમી લાંબો) નિકલ શેલ દુર્લભ પૃથ્વી નિયોડીમિયમ આયર્ન બોરોન (NdFeB) ચુંબક (N35, બિલાડી નં. LM1652, જયકાર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, ઓસ્ટ્રેલિયા) 1.17 ના અવશેષ ચુંબકીકરણ સાથે ટેસ્લાને ઇમેજિંગ દરમિયાન દૂરસ્થ રીતે તેની સ્થિતિ બદલવા માટે એક અલગ અનુવાદ તબક્કા સાથે જોડવામાં આવ્યું હતું. એક્સ-રે છબી સંપાદન શરૂ થાય છે જ્યારે ચુંબક નમૂનાથી લગભગ 30 મીમી ઉપર સ્થિત હોય છે, અને છબીઓ પ્રતિ સેકન્ડ 4 ફ્રેમના દરે પ્રાપ્ત થાય છે. ઇમેજિંગ દરમિયાન, ચુંબકને કાચની રુધિરકેશિકા નળીની નજીક લાવવામાં આવ્યો (લગભગ 1 મીમી દૂર) અને પછી ક્ષેત્રની શક્તિ અને સ્થિતિની અસરોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે નળી સાથે અનુવાદિત કરવામાં આવ્યો.
સેમ્પલ xy ટ્રાન્સલેશન સ્ટેજ પર કાચની રુધિરકેશિકાઓમાં MP નમૂનાઓ ધરાવતો ઇન વિટ્રો ઇમેજિંગ સેટઅપ. એક્સ-રે બીમનો માર્ગ લાલ ડેશવાળી રેખાથી ચિહ્નિત થયેલ છે.
એકવાર MPs ની ઇન વિટ્રો દૃશ્યતા સ્થાપિત થઈ ગયા પછી, તેમના એક સબસેટનું પરીક્ષણ જંગલી પ્રકારના માદા આલ્બિનો વિસ્ટાર ઉંદરો (~12 અઠવાડિયા જૂના, ~200 ગ્રામ) માં ઇન વિવો કરવામાં આવ્યું. 0.24 મિલિગ્રામ/કિલો મેડેટોમીડીન (ડોમિટર®, ઝેનોઆક, જાપાન), 3.2 મિલિગ્રામ/કિલો મિડાઝોલમ (ડોર્મિકમ®, એસ્ટેલાસ ફાર્મા, જાપાન) અને 4 મિલિગ્રામ/કિલો બ્યુટોર્ફેનોલ (વેટોર્ફેલ®, મેઇજી સેઇકા) ઉંદરોને ઇન્ટ્રાપેરીટોનિયલ ઇન્જેક્શન દ્વારા ફાર્મા, જાપાન) ના મિશ્રણથી એનેસ્થેટાઇઝ કરવામાં આવ્યા હતા. એનેસ્થેસિયા પછી, તેમને શ્વાસનળીની આસપાસના રૂંવાટી દૂર કરીને, એન્ડોટ્રેકિયલ ટ્યુબ (ET; 16 Ga iv કેન્યુલા, ટેરુમો BCT) દાખલ કરીને અને શરીરનું તાપમાન જાળવવા માટે થર્મલ બેગ ધરાવતી કસ્ટમ-મેઇડ ઇમેજિંગ પ્લેટ પર સુપાઇન કરીને ઇમેજિંગ માટે તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. 22. ત્યારબાદ ઇમેજિંગ પ્લેટને ઇમેજિંગ બોક્સમાં નમૂના અનુવાદ તબક્કા સાથે સહેજ ખૂણા પર જોડવામાં આવી હતી જેથી શ્વાસનળીને આડી રીતે ગોઠવી શકાય. આકૃતિ 2a માં બતાવ્યા પ્રમાણે, એક્સ-રે છબી.
(a) SPring-8 ઇમેજિંગ બોક્સમાં ઇન વિવો ઇમેજિંગ સેટઅપમાં, એક્સ-રે બીમનો માર્ગ લાલ ડેશવાળી લાઇનથી ચિહ્નિત થયેલ છે. (b,c) બે ઓર્થોગોનલી માઉન્ટેડ IP કેમેરાનો ઉપયોગ કરીને શ્વાસનળી પર ચુંબક સ્થાનિકીકરણ દૂરસ્થ રીતે કરવામાં આવ્યું હતું. સ્ક્રીન ઇમેજની ડાબી બાજુએ, હેડને પકડી રાખતો વાયર લૂપ અને ET ટ્યુબની અંદર ડિલિવરી કેન્યુલા જોઈ શકાય છે.
100 μl ગ્લાસ સિરીંજનો ઉપયોગ કરીને રિમોટ-કંટ્રોલ્ડ સિરીંજ પંપ સિસ્ટમ (UMP2, વર્લ્ડ પ્રિસિઝન ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ, સારાસોટા, FL) 30 Ga સોય દ્વારા PE10 ટ્યુબિંગ (OD 0.61 mm, ID 0.28 mm) સાથે જોડાયેલ હતી. ET ટ્યુબ દાખલ કરતી વખતે, ટ્યુબની ટોચને ડિલિવર કરવાના MP નમૂનામાં ડૂબાડવામાં આવી ત્યારે સિરીંજ પ્લન્જરને પાછી ખેંચી લેવામાં આવી હતી. લોડેડ ડિલિવરી ટ્યુબ પછી એન્ડોટ્રેકિયલ ટ્યુબમાં દાખલ કરવામાં આવી હતી, જે ટીપને અમારા અપેક્ષિત લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્રના સૌથી મજબૂત ભાગમાં મૂકી હતી. અમારા Arduino આધારિત ટાઇમિંગ બોક્સ સાથે જોડાયેલા શ્વસન ડિટેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને છબી સંપાદન નિયંત્રિત કરવામાં આવ્યું હતું, અને બધા સંકેતો (દા.ત. તાપમાન, શ્વસન, શટર ઓપનિંગ/ક્લોઝિંગ અને છબી સંપાદન) પાવરલેબ અને લેબચાર્ટ (AD ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ, સિડની, ઓસ્ટ્રેલિયા) 22 નો ઉપયોગ કરીને રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યા હતા. જ્યારે એન્ક્લોઝર અપ્રાપ્ય હતું, ત્યારે બે IP કેમેરા (પેનાસોનિક BB-SC382) લગભગ 90° પર સ્થિત હતા. એકબીજા સાથે અને ઇમેજિંગ દરમિયાન શ્વાસનળીની સાપેક્ષમાં ચુંબકની સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાયું હતું (આકૃતિ 2b,c). ગતિ કલાકૃતિઓને ઘટાડવા માટે, અંત-ભરતી પ્રવાહ ઉચ્ચપ્રદેશ દરમિયાન પ્રતિ શ્વાસ એક છબી પ્રાપ્ત કરવામાં આવી હતી.
એક ચુંબક બીજા તબક્કા સાથે જોડાયેલ છે જે ઇમેજિંગ હાઉસિંગની બહારથી દૂરથી સ્થિત થઈ શકે છે. વિવિધ ચુંબક સ્થિતિઓ અને રૂપરેખાંકનોનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં શામેલ છે: શ્વાસનળીની ઉપર આશરે 30° ના ખૂણા પર માઉન્ટ થયેલ (આકૃતિઓ 2a અને 3a માં બતાવેલ રૂપરેખાંકનો); એક ચુંબક પ્રાણીની ઉપર અને બીજો નીચે, ધ્રુવો આકર્ષવા માટે સેટ કરેલ છે (આકૃતિ 3b); એક ચુંબક પ્રાણીની ઉપર અને બીજો નીચે, ધ્રુવો ભગાડવા માટે સેટ કરેલ છે (આકૃતિ 3c); અને એક ચુંબક ઉપર અને શ્વાસનળી પર લંબ (આકૃતિ 3d). એકવાર પ્રાણી અને ચુંબક ગોઠવાઈ જાય અને પરીક્ષણ કરવા માટેનો MP સિરીંજ પંપમાં લોડ થઈ જાય, પછી છબીઓ પ્રાપ્ત કરતી વખતે 4 μl/સેકન્ડના દરે 50 μl ડોઝ આપો. પછી છબીઓ પ્રાપ્ત કરવાનું ચાલુ રાખતા ચુંબકને શ્વાસનળીની સાથે અથવા બાજુમાં આગળ પાછળ ખસેડવામાં આવે છે.
ઇન વિવો ઇમેજિંગ માટે ચુંબક રૂપરેખાંકન (a) શ્વાસનળીની ઉપર આશરે 30° ના ખૂણા પર એક ચુંબક, (b) આકર્ષવા માટે બે ચુંબક સેટ, (c) ભગાડવા માટે બે ચુંબક સેટ, (d) શ્વાસનળીમાં ઉપર અને લંબ એક ચુંબક. નિરીક્ષકે મોંથી શ્વાસનળી દ્વારા ફેફસાં સુધી નીચે જોયું, અને એક્સ-રે બીમ ઉંદરની ડાબી બાજુમાંથી પસાર થઈને જમણી બાજુથી બહાર નીકળી ગયો. ચુંબક કાં તો વાયુમાર્ગની લંબાઈ સાથે અથવા એક્સ-રે બીમની દિશામાં શ્વાસનળીની ઉપર ડાબે અને જમણે ખસેડવામાં આવે છે.
અમે શ્વાસોચ્છવાસ અને હૃદય ગતિના મૂંઝવણભર્યા અભાવમાં વાયુમાર્ગમાં કણોની દૃશ્યતા અને વર્તન નક્કી કરવાનો પણ પ્રયાસ કર્યો. તેથી, ઇમેજિંગ સમયગાળાના અંતે, પ્રાણીઓને પેન્ટોબાર્બિટલ ઓવરડોઝ માટે માનવીય રીતે મારી નાખવામાં આવ્યા હતા (સોમ્નોપેન્ટિલ, પિટમેન-મૂર, વોશિંગ્ટન ક્રોસિંગ, યુએસએ; ~65 મિલિગ્રામ/કિલોગ્રામ આઈપી). કેટલાક પ્રાણીઓને ઇમેજિંગ પ્લેટફોર્મ પર છોડી દેવામાં આવ્યા હતા, અને એકવાર શ્વાસ અને ધબકારા બંધ થઈ ગયા પછી, ઇમેજિંગ પ્રક્રિયાને પુનરાવર્તિત કરવામાં આવી હતી, જો વાયુમાર્ગની સપાટી પર કોઈ MP દેખાતું ન હોય તો MP નો વધારાનો ડોઝ ઉમેરવામાં આવ્યો હતો.
મેળવેલી છબીઓને ફ્લેટ-ફિલ્ડ અને ડાર્ક-ફિલ્ડમાં સુધારીને પછી MATLAB (R2020a, The Mathworks) માં લખેલી કસ્ટમ સ્ક્રિપ્ટનો ઉપયોગ કરીને ફિલ્મમાં (20 ફ્રેમ પ્રતિ સેકન્ડ; શ્વસન દર પર આધાર રાખીને 15-25 × સામાન્ય ગતિ) એસેમ્બલ કરવામાં આવી.
બધા LV જનીન વેક્ટર ડિલિવરી અભ્યાસો એડિલેડ યુનિવર્સિટી ખાતે લેબોરેટરી એનિમલ રિસર્ચ ફેસિલિટી ખાતે હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા અને તેનો ઉદ્દેશ્ય SPring-8 પ્રયોગના પરિણામોનો ઉપયોગ કરીને મૂલ્યાંકન કરવાનો હતો કે શું ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં LV-MP ડિલિવરી જનીન ટ્રાન્સફરને વધારી શકે છે કે કેમ. MP અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની અસરોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, પ્રાણીઓના બે જૂથોની સારવાર કરવામાં આવી હતી: એક જૂથને ચુંબક મૂકીને LV-MP આપવામાં આવ્યું હતું, અને બીજા જૂથને ચુંબક વિના LV-MP સાથે નિયંત્રણ જૂથ પ્રાપ્ત થયું હતું.
LV જનીન વેક્ટર્સ અગાઉ વર્ણવેલ પદ્ધતિઓ 25, 26 નો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવ્યા હતા. LacZ વેક્ટર રચનાત્મક MPSV પ્રમોટર (LV-LacZ) દ્વારા સંચાલિત ન્યુક્લિયર-લોકલાઇઝ્ડ બીટા-ગેલેક્ટોસિડેઝ જનીનને વ્યક્ત કરે છે, જે ટ્રાન્સડ્યુસ્ડ કોષોમાં વાદળી પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન ઉત્પન્ન કરે છે, જે ફેફસાના પેશીઓના આગળના ભાગ અને પેશીઓના વિભાગોમાં દેખાય છે. TU/ml માં ટાઇટરની ગણતરી કરવા માટે હેમોસાયટોમીટર વડે LacZ પોઝિટિવ કોષોની સંખ્યા મેન્યુઅલી ગણતરી કરીને કોષ સંસ્કૃતિઓમાં ટાઇટ્રેશન કરવામાં આવ્યું હતું. વાહકોને -80 °C પર ક્રાયોપ્રિઝર્વ કરવામાં આવે છે, ઉપયોગ કરતા પહેલા પીગળવામાં આવે છે, અને 1:1 ગુણોત્તરમાં મિશ્રણ કરીને અને ડિલિવરી પહેલાં ઓછામાં ઓછા 30 મિનિટ માટે બરફ પર ઇન્ક્યુબેટ કરીને CombiMag સાથે બંધાયેલા હોય છે.
સામાન્ય સ્પ્રેગ ડોલી ઉંદરો (n = 3/જૂથ, ~2-3) ને 0.4 મિલિગ્રામ/કિગ્રા મેડેટોમીડાઇન (ડોમિટર, ઇલિયમ, ઓસ્ટ્રેલિયા) અને 60 મિલિગ્રામ/કિગ્રા કેટામાઇન (ઇલિયમ, ઓસ્ટ્રેલિયા) મહિનાના) ip) ઇન્જેક્શન અને નોન-સર્જિકલ ઓરલ કેન્યુલેશનના મિશ્રણ સાથે 16 Ga iv કેન્યુલા સાથે ઇન્ટ્રાપેરીટોનલી એનેસ્થેટાઇઝ કરવામાં આવ્યા હતા. શ્વાસનળીના વાયુમાર્ગના પેશીઓને LV ટ્રાન્સડક્શન મળે છે તેની ખાતરી કરવા માટે, તેને અમારા અગાઉ વર્ણવેલ મિકેનિકલ પેર્ટર્બેશન પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરીને કન્ડિશન્ડ કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં શ્વાસનળીના વાયુમાર્ગની સપાટીને વાયર બાસ્કેટ (N-સર્કલ, નિટિનોલ ટિપલેસ સ્ટોન એક્સટ્રેક્ટર NTSE-022115) -UDH, કૂક મેડિકલ, યુએસએ) 30 s28 સાથે અક્ષીય રીતે ઘસવામાં આવી હતી. પછી LV-MP નું ટ્રેચેલ એડમિનિસ્ટ્રેશન ખલેલ પહોંચાડ્યા પછી લગભગ 10 મિનિટ પછી જૈવિક સલામતી કેબિનેટમાં કરવામાં આવ્યું હતું.
આ પ્રયોગમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ચુંબકીય ક્ષેત્રને ઇન વિવો એક્સ-રે ઇમેજિંગ અભ્યાસની જેમ જ ગોઠવવામાં આવ્યું હતું, જેમાં ડિસ્ટિલેશન સ્ટેન્ટ ક્લિપ્સનો ઉપયોગ કરીને શ્વાસનળીની ઉપર સમાન ચુંબક રાખવામાં આવ્યા હતા (આકૃતિ 4). અગાઉ વર્ણવ્યા મુજબ જેલ ટીપ ધરાવતી પાઇપેટનો ઉપયોગ કરીને LV-MP નું 50 μl વોલ્યુમ (2 × 25 μl એલિક્વોટ્સ) શ્વાસનળીમાં (n = 3 પ્રાણીઓ) પહોંચાડવામાં આવ્યું હતું. એક નિયંત્રણ જૂથ (n = 3 પ્રાણીઓ) ને ચુંબકનો ઉપયોગ કર્યા વિના સમાન LV-MP પ્રાપ્ત થયા. ઇન્ફ્યુઝન પૂર્ણ થયા પછી, ET ટ્યુબમાંથી કેન્યુલા દૂર કરવામાં આવે છે અને પ્રાણીને બહાર કાઢવામાં આવે છે. ચુંબક 10 મિનિટ માટે સ્થાને રહે છે, પછી તેને દૂર કરવામાં આવે છે. ઉંદરોને મેલોક્સિકમ (1 મિલી/કિલો) (ઇલિયમ, ઓસ્ટ્રેલિયા) ની સબક્યુટેનીયસ માત્રા પ્રાપ્ત થઈ હતી અને ત્યારબાદ 1 મિલિગ્રામ/કિલો એટીપામાઝોલ હાઇડ્રોક્લોરાઇડ (એન્ટિસેડન, ઝોએટિસ, ઓસ્ટ્રેલિયા) ના ip ઇન્જેક્શન દ્વારા એનેસ્થેસિયાને ઉલટાવી દેવામાં આવ્યું હતું. એનેસ્થેસિયામાંથી સંપૂર્ણ સ્વસ્થતા સુધી ઉંદરોને ગરમ રાખવામાં આવ્યા હતા અને દેખરેખ રાખવામાં આવી હતી.
જૈવિક સલામતી કેબિનેટમાં LV-MP ડિલિવરી ડિવાઇસ. ET ટ્યુબનો આછો ગ્રે રંગનો લ્યુઅર હબ મોંમાંથી બહાર નીકળતો જોઈ શકાય છે અને ચિત્રમાં બતાવેલ પીપેટની જેલ ટીપ ET ટ્યુબ દ્વારા શ્વાસનળીમાં ઇચ્છિત ઊંડાઈ સુધી દાખલ કરવામાં આવે છે.
LV-MP ડોઝિંગ પ્રક્રિયાના એક અઠવાડિયા પછી, પ્રાણીઓને 100% CO2 ઇન્હેલેશન દ્વારા માનવીય રીતે મારવામાં આવ્યા હતા અને અમારી માનક X-gal સારવારનો ઉપયોગ કરીને LacZ અભિવ્યક્તિનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. વિશ્લેષણમાં એન્ડોટ્રેકિયલ ટ્યુબ પ્લેસમેન્ટમાંથી કોઈપણ યાંત્રિક નુકસાન અથવા પ્રવાહી રીટેન્શનનો સમાવેશ ન થાય તેની ખાતરી કરવા માટે ત્રણ પુચ્છાકાર સૌથી કાર્ટિલાજિનસ રિંગ્સ દૂર કરવામાં આવ્યા હતા. વિશ્લેષણ માટે બે ભાગ બનાવવા માટે દરેક શ્વાસનળીને રેખાંશમાં કાપવામાં આવી હતી, અને લ્યુમિનલ સપાટીને કલ્પના કરવા માટે મિનિટિયન સોય (ફાઇન સાયન્સ ટૂલ્સ) નો ઉપયોગ કરીને સિલિકોન રબર (સિલ્ગાર્ડ, ડાઉ ઇન્ક) ધરાવતી વાનગીમાં માઉન્ટ કરવામાં આવી હતી. ડિજીલાઇટ કેમેરા અને TCapture સોફ્ટવેર (ટક્સેન ફોટોનિક્સ, ચાઇના) સાથે નિકોન માઇક્રોસ્કોપ (SMZ1500) નો ઉપયોગ કરીને ફ્રન્ટલ ફોટોગ્રાફી દ્વારા ટ્રાન્સડ્યુસ્ડ કોષોના વિતરણ અને પેટર્નની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી. 20x મેગ્નિફિકેશન (શ્વાસનળીની સંપૂર્ણ પહોળાઈ માટે સૌથી વધુ સેટિંગ સહિત) પર છબીઓ મેળવવામાં આવી હતી, શ્વાસનળીની સંપૂર્ણ લંબાઈને પગલું-દર-પગલાં છબીઓ સાથે, દરેક છબી વચ્ચે પૂરતો ઓવરલેપ સુનિશ્ચિત કરીને છબી માટે પરવાનગી આપે છે. "સ્ટીચિંગ". ત્યારબાદ દરેક શ્વાસનળીમાંથી છબીઓને ઇમેજ કમ્પોઝિટ એડિટર v2.0.3 (માઈક્રોસોફ્ટ રિસર્ચ) નો ઉપયોગ કરીને પ્લેનર મોશન અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરીને એક જ સંયુક્ત છબીમાં એસેમ્બલ કરવામાં આવી હતી. દરેક પ્રાણીમાંથી શ્વાસનળીની સંયુક્ત છબીઓમાં LacZ અભિવ્યક્તિ વિસ્તારોને 0.35 < Hue < 0.58, સંતૃપ્તિ > 0.15, અને મૂલ્ય < 0.7 ની સેટિંગ્સનો ઉપયોગ કરીને, અગાઉ વર્ણવ્યા મુજબ ઓટોમેટેડ MATLAB સ્ક્રિપ્ટ (R2020a, MathWorks) નો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવ્યા હતા. પેશીઓના રૂપરેખાને ટ્રેસ કરીને, પેશીઓના ક્ષેત્રને ઓળખવા અને શ્વાસનળીના પેશીઓની બહારથી કોઈપણ ખોટી શોધને રોકવા માટે દરેક સંયુક્ત છબી માટે GIMP v2.10.24 માં મેન્યુઅલી માસ્ક જનરેટ કરવામાં આવ્યો હતો. દરેક પ્રાણીમાંથી બધી સંયુક્ત છબીઓમાંથી રંગીન વિસ્તારોનો સારાંશ તે પ્રાણી માટે કુલ રંગીન વિસ્તાર જનરેટ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. પછી રંગીન વિસ્તારને કુલ માસ્ક વિસ્તાર દ્વારા વિભાજીત કરવામાં આવ્યો હતો જેથી સામાન્ય વિસ્તાર જનરેટ થાય.
દરેક શ્વાસનળીને પેરાફિનમાં જડિત કરવામાં આવી હતી અને 5 μm ભાગો કાપવામાં આવ્યા હતા. વિભાગોને 5 મિનિટ માટે તટસ્થ ઝડપી લાલ રંગથી રંગવામાં આવ્યા હતા અને Nikon Eclipse E400 માઇક્રોસ્કોપ, DS-Fi3 કેમેરા અને NIS એલિમેન્ટ કેપ્ચર સોફ્ટવેર (સંસ્કરણ 5.20.00) નો ઉપયોગ કરીને છબીઓ મેળવવામાં આવી હતી.
બધા આંકડાકીય વિશ્લેષણ ગ્રાફપેડ પ્રિઝમ v9 (ગ્રાફપેડ સોફ્ટવેર, ઇન્ક.) માં કરવામાં આવ્યા હતા. આંકડાકીય મહત્વ p ≤ 0.05 પર સેટ કરવામાં આવ્યું હતું. શાપિરો-વિલ્ક પરીક્ષણનો ઉપયોગ કરીને સામાન્યતા ચકાસવામાં આવી હતી, અને અનપેયર્ડ ટી-ટેસ્ટનો ઉપયોગ કરીને LacZ સ્ટેનિંગમાં તફાવતોનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું.
કોષ્ટક 1 માં વર્ણવેલ છ MPs ની PCXI નો ઉપયોગ કરીને તપાસ કરવામાં આવી હતી, અને દૃશ્યતા કોષ્ટક 2 માં વર્ણવેલ છે. PCXI હેઠળ બે પોલિસ્ટરીન MPs (MP1 અને MP2; અનુક્રમે 18 μm અને 0.25 μm) દૃશ્યમાન નહોતા, પરંતુ બાકીના નમૂનાઓ ઓળખી શકાય તેવા હતા (ઉદાહરણો આકૃતિ 5 માં બતાવેલ છે). MP3 અને MP4 (10-15% Fe3O4; 0.25 μm અને 0.9 μm, અનુક્રમે) આછા દૃશ્યમાન છે. પરીક્ષણ કરાયેલા કેટલાક નાના કણો હોવા છતાં, MP5 (98% Fe3O4; 0.25 μm) સૌથી વધુ સ્પષ્ટ હતું. CombiMag ઉત્પાદન MP6 શોધવાનું મુશ્કેલ છે. બધા કિસ્સાઓમાં, ચુંબકને રુધિરકેશિકાની સમાંતર આગળ અને પાછળ સ્થાનાંતરિત કરીને MP શોધવાની અમારી ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો થયો હતો. જ્યારે ચુંબક રુધિરકેશિકાથી દૂર ગયા, ત્યારે કણો લાંબા તારમાં વિસ્તર્યા, પરંતુ જેમ જેમ ચુંબક નજીક આવતા ગયા અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિ વધતી ગઈ, કણો રુધિરકેશિકાની ટોચની સપાટી તરફ સ્થળાંતર કરતા કણોના તારને ટૂંકા કરતા ગયા (પૂરક જુઓ). વિડિઓ S1: MP4), સપાટીની કણોની ઘનતામાં વધારો. તેનાથી વિપરીત, જ્યારે ચુંબકને રુધિરકેશિકામાંથી દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે ક્ષેત્રની શક્તિ ઘટે છે અને MPs રુધિરકેશિકાની ઉપરની સપાટીથી વિસ્તરેલા લાંબા તારમાં ફરીથી ગોઠવાય છે (પૂરક વિડિઓ S2:MP4 જુઓ). ચુંબક હલનચલન બંધ કરે તે પછી, સંતુલન સ્થિતિ પર પહોંચ્યા પછી કણો થોડા સમય માટે આગળ વધતા રહે છે. જેમ જેમ MP રુધિરકેશિકાની ઉપરની સપાટી તરફ અને દૂર જાય છે, ચુંબકીય કણો સામાન્ય રીતે પ્રવાહી દ્વારા કાટમાળને ખેંચે છે.
PCXI હેઠળ MP ની દૃશ્યતા નમૂનાઓ વચ્ચે નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે. (a) MP3, (b) MP4, (c) MP5 અને (d) MP6. અહીં બતાવેલ બધી છબીઓ રુધિરકેશિકાની ઉપર લગભગ 10 મીમી સ્થિત ચુંબક સાથે લેવામાં આવી હતી. દેખીતા મોટા વર્તુળો રુધિરકેશિકાઓમાં ફસાયેલા હવાના પરપોટા છે, જે સ્પષ્ટપણે ફેઝ કોન્ટ્રાસ્ટ ઇમેજિંગની કાળા અને સફેદ ધારની સુવિધાઓ દર્શાવે છે. લાલ બોક્સમાં કોન્ટ્રાસ્ટ-વધારતા મેગ્નિફિકેશન છે. નોંધ કરો કે બધી આકૃતિઓમાં ચુંબક સ્કીમેટિક્સનો વ્યાસ સ્કેલ પર નથી અને બતાવેલ કરતા લગભગ 100 ગણો મોટો છે.
જેમ જેમ ચુંબક રુધિરકેશિકાની ટોચ પર ડાબે અને જમણે અનુવાદિત થાય છે, તેમ MP સ્ટ્રિંગનો ખૂણો ચુંબક સાથે સંરેખિત થવા માટે બદલાય છે (આકૃતિ 6 જુઓ), આમ ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓનું વર્ણન કરે છે. MP3-5 માટે, તાર એક થ્રેશોલ્ડ કોણ સુધી પહોંચ્યા પછી, કણો રુધિરકેશિકાની ટોચની સપાટી સાથે ખેંચાય છે. આના પરિણામે ઘણીવાર MPs જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર સૌથી મજબૂત હોય છે તેની નજીક મોટા જૂથોમાં ક્લસ્ટર થાય છે (પૂરક વિડિઓ S3:MP5 જુઓ). રુધિરકેશિકાના છેડાની નજીક ઇમેજિંગ કરતી વખતે પણ આ ખાસ કરીને સ્પષ્ટ થાય છે, જેના કારણે MPs પ્રવાહી-હવા ઇન્ટરફેસ પર એકત્ર થાય છે અને ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. MP6 માં કણો, જે MP3-5 કરતાં પારખવા માટે વધુ મુશ્કેલ હતા, ચુંબક રુધિરકેશિકા સાથે આગળ વધતાં ખેંચાયા ન હતા, પરંતુ MP સ્ટ્રિંગ્સ અલગ થઈ ગયા, કણોને દૃશ્ય ક્ષેત્રમાં છોડી દીધા (પૂરક વિડિઓ S4:MP6 જુઓ). કેટલાક કિસ્સાઓમાં, જ્યારે લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ચુંબકને ઇમેજિંગ સ્થાનથી મોટા અંતરે ખસેડીને ઘટાડવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે બાકીના કોઈપણ MPs ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા ટ્યુબની નીચેની સપાટી પર ધીમે ધીમે નીચે ઉતરી ગયા હતા જ્યારે સ્ટ્રિંગમાં રહ્યા હતા (પૂરક વિડિઓ S5: MP3 જુઓ).
ચુંબક રુધિરકેશિકાની ઉપર જમણી બાજુએ સ્થાનાંતરિત થાય છે તેમ MP સ્ટ્રિંગનો ખૂણો બદલાય છે. (a) MP3, (b) MP4, (c) MP5 અને (d) MP6. લાલ બોક્સમાં કોન્ટ્રાસ્ટ-વધારતું મેગ્નિફિકેશન છે. નોંધ કરો કે પૂરક વિડિઓઝ માહિતીપ્રદ છે કારણ કે તે મહત્વપૂર્ણ કણોની રચના અને ગતિશીલ માહિતી દર્શાવે છે જે આ સ્થિર છબીઓમાં જોઈ શકાતી નથી.
અમારા પરીક્ષણો દર્શાવે છે કે શ્વાસનળીમાં જટિલ ગતિવિધિના સંદર્ભમાં ચુંબકને ધીમે ધીમે આગળ પાછળ ખસેડવાથી MP નું વિઝ્યુલાઇઝેશન સરળ બને છે. પોલિસ્ટરીન મણકા (MP1 અને MP2) રુધિરકેશિકામાં દેખાતા ન હોવાથી ઇન વિવો પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું ન હતું. બાકીના ચાર MP માંથી દરેકનું શ્વાસનળીની ઉપર લગભગ 30° થી ઊભી ખૂણા પર ગોઠવેલા ચુંબક લાંબા અક્ષ સાથે ઇન વિવો પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું (આકૃતિઓ 2b અને 3a જુઓ), કારણ કે આના પરિણામે MP સાંકળો લાંબી થઈ અને ચુંબક ગોઠવણી સમાપ્ત થયા કરતાં વધુ અસરકારક હતી. કોઈપણ જીવંત પ્રાણીઓના શ્વાસનળીમાં MP3, MP4 અને MP6 શોધી કાઢવામાં આવ્યા ન હતા. જ્યારે પ્રાણીઓને માનવીય રીતે માર્યા ગયા પછી ઉંદરના વાયુમાર્ગની છબી લેવામાં આવી હતી, ત્યારે સિરીંજ પંપનો ઉપયોગ કરીને વધારાનું વોલ્યુમ ઉમેરવામાં આવ્યું ત્યારે પણ કણો અદ્રશ્ય રહ્યા. MP5 માં સૌથી વધુ આયર્ન ઓક્સાઇડનું પ્રમાણ હતું અને તે એકમાત્ર દૃશ્યમાન કણ હતું, અને તેથી તેનો ઉપયોગ MP ના ઇન વિવો વર્તનનું મૂલ્યાંકન અને લાક્ષણિકતા દર્શાવવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.
MP ડિલિવરી દરમિયાન શ્વાસનળી પર ચુંબક મૂકવાથી ઘણા, પરંતુ બધા નહીં, MP દૃશ્ય ક્ષેત્રમાં કેન્દ્રિત થયા. શ્વાસનળીમાં પ્રવેશતા કણો માનવીય રીતે બલિદાન આપવામાં આવેલા પ્રાણીઓમાં શ્રેષ્ઠ રીતે જોવા મળે છે. આકૃતિ 7 અને પૂરક વિડિઓ S6: MP5 વેન્ટ્રલ શ્વાસનળીની સપાટી પર કણોનું ઝડપી ચુંબકીય કેપ્ચર અને ગોઠવણી દર્શાવે છે, જે દર્શાવે છે કે MP ને શ્વાસનળીના ઇચ્છિત પ્રદેશો તરફ નિર્દેશિત કરી શકાય છે. MP ડિલિવરી પછી શ્વાસનળીની સાથે વધુ દૂરથી શોધ કરતી વખતે, કેટલાક MP કેરિનાની નજીક મળી આવ્યા, જે સૂચવે છે કે ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત બધા MP ને એકત્રિત કરવા અને જાળવી રાખવા માટે અપૂરતી હતી, કારણ કે તેઓ પ્રવાહી પ્રક્રિયા દરમિયાન મહત્તમ ચુંબકીય ક્ષેત્ર શક્તિના ક્ષેત્રમાંથી પહોંચાડવામાં આવ્યા હતા. તેમ છતાં, છબીવાળા વિસ્તારની આસપાસ પોસ્ટપાર્ટમ MP સાંદ્રતા વધુ હતી, જે સૂચવે છે કે ઘણા MP વાયુમાર્ગના પ્રદેશોમાં રહ્યા જ્યાં લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્ર શક્તિ સૌથી વધુ હતી.
(a) તાજેતરમાં મૃત્યુ પામેલા ઉંદરના શ્વાસનળીમાં MP5 પહોંચાડ્યા પહેલા અને (b) પછીની છબીઓ, જેમાં ચુંબક ઇમેજિંગ વિસ્તારની ઉપર સ્થિત છે. છબીવાળો વિસ્તાર બે કોમલાસ્થિ રિંગ્સ વચ્ચે સ્થિત છે. MP ડિલિવરી પહેલાં, વાયુમાર્ગમાં થોડું પ્રવાહી હોય છે. લાલ બોક્સમાં કોન્ટ્રાસ્ટ-વધારતું મેગ્નિફિકેશન છે. આ છબીઓ પૂરક વિડિઓ S6:MP5 માં બતાવેલ વિડિઓમાંથી છે.
શ્વાસનળી સાથે ચુંબકનું વિવોમાં ભાષાંતર કરવાથી MP સાંકળ વાયુમાર્ગની સપાટીની અંદર ખૂણો બદલી શકે છે જે રુધિરકેશિકાઓમાં જોવા મળે છે (આકૃતિ 8 અને પૂરક વિડિઓ S7:MP5 જુઓ). જો કે, અમારા અભ્યાસમાં, MP ને જીવંત વાયુમાર્ગની સપાટી પર ખેંચી શકાયા નથી જેમ કે રુધિરકેશિકાઓ સાથે ખેંચી શકાય છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ચુંબક ડાબે અને જમણે ખસે છે તેમ MP સાંકળ લાંબી થશે. રસપ્રદ વાત એ છે કે, અમે એ પણ જોયું કે જ્યારે ચુંબકને શ્વાસનળી સાથે રેખાંશમાં ખસેડવામાં આવે છે ત્યારે કણ તાર સપાટીના પ્રવાહી સ્તરની ઊંડાઈમાં ફેરફાર કરે છે, અને જ્યારે ચુંબકને સીધા ઉપર ખસેડવામાં આવે છે અને કણ તાર ઊભી સ્થિતિમાં ફેરવવામાં આવે છે ત્યારે તે વિસ્તરે છે (પૂરક વિડિઓ S7 જુઓ). : 0:09 વાગ્યે MP5, નીચે જમણે). જ્યારે ચુંબકને શ્વાસનળીની ટોચ પર બાજુની બાજુએ ફેરવવામાં આવ્યો ત્યારે ગતિની લાક્ષણિક પેટર્ન બદલાઈ ગઈ (એટલે ​​\u200b\u200bકે, શ્વાસનળીની લંબાઈ સાથે નહીં પણ પ્રાણીની ડાબી કે જમણી બાજુ). કણો ખસેડતી વખતે હજુ પણ સ્પષ્ટ રીતે દૃશ્યમાન હતા, પરંતુ જ્યારે ચુંબકને શ્વાસનળીમાંથી દૂર કરવામાં આવ્યો, ત્યારે કણના તારની ટોચ દૃશ્યમાન થઈ (જુઓ પૂરક વિડિઓ S8:MP5, 0:08 થી શરૂ થાય છે). આ કાચની રુધિરકેશિકામાં લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્ર હેઠળ આપણે જોયેલા MP વર્તન સાથે સુસંગત છે.
જીવંત એનેસ્થેટાઇઝ્ડ ઉંદરના શ્વાસનળીમાં MP5 દર્શાવતી છબીઓનું ઉદાહરણ. (a) ચુંબકનો ઉપયોગ શ્વાસનળીની ઉપર અને ડાબી બાજુની છબીઓ મેળવવા માટે થાય છે, પછી (b) ચુંબકને જમણી બાજુ ખસેડ્યા પછી. લાલ બોક્સમાં કોન્ટ્રાસ્ટ-વધારતું મેગ્નિફિકેશન છે. આ છબીઓ પૂરક વિડિઓ S7:MP5 માં બતાવેલ વિડિઓમાંથી છે.
જ્યારે બે ધ્રુવો શ્વાસનળીની ઉપર અને નીચે ઉત્તર-દક્ષિણ દિશામાં ગોઠવાયેલા હતા (એટલે ​​કે આકર્ષિત કરો; આકૃતિ 3b), ત્યારે MP કોર્ડ લાંબા દેખાતા હતા અને ડોર્સલ શ્વાસનળીની સપાટી પર નહીં પણ શ્વાસનળીની બાજુની દિવાલ પર સ્થિત હતા (પૂરક વિડિઓ S9:MP5 જુઓ). જો કે, ડ્યુઅલ-મેગ્નેટ ડિવાઇસનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો ત્યારે પ્રવાહી ડિલિવરી પછી એક જ સ્થાન પર (એટલે ​​કે, શ્વાસનળીની ડોર્સલ સપાટી) કણોની ઊંચી સાંદ્રતા મળી ન હતી, જે સામાન્ય રીતે સિંગલ-મેગ્નેટ ડિવાઇસનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે થાય છે. પછી જ્યારે એક ચુંબક ધ્રુવોને ઉલટાવી દેવા માટે ગોઠવવામાં આવ્યો હતો (આકૃતિ 3c), ડિલિવરી પછી દૃશ્યના ક્ષેત્રમાં દેખાતા કણોની સંખ્યામાં વધારો થયો હોય તેવું લાગતું નથી. ચુંબકને ખેંચતી અથવા દબાણ કરતી ઉચ્ચ ચુંબકીય ક્ષેત્ર શક્તિઓને કારણે બંને દ્વિ-મેગ્નેટ રૂપરેખાંકનોનું સેટઅપ પડકારજનક છે. ત્યારબાદ સેટઅપને વાયુમાર્ગની સમાંતર એક ચુંબકમાં બદલવામાં આવ્યું હતું પરંતુ 90 ડિગ્રી પર વાયુમાર્ગમાંથી પસાર થતું હતું જેથી ક્ષેત્ર રેખાઓ શ્વાસનળીની દિવાલને ઓર્થોગોનલી પાર કરે (આકૃતિ 3d), એક ઓરિએન્ટેશન જે નક્કી કરવા માટે રચાયેલ છે કે કણોનું એકત્રીકરણ બાજુની દિવાલ જોઈ શકાય છે. જો કે, આ રૂપરેખાંકનમાં, MP સંચય અથવા ચુંબક ગતિની કોઈ ઓળખી શકાય તેવી ગતિવિધિ જોવા મળી ન હતી. આ બધા પરિણામોના આધારે, ઇન વિવો જનીન વાહક અભ્યાસ માટે સિંગલ-મેગ્નેટ, 30-ડિગ્રી ઓરિએન્ટેશન રૂપરેખાંકન (આકૃતિ 3a) પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું.
માનવ હત્યા પછી તરત જ જ્યારે પ્રાણીની વારંવાર છબી લેવામાં આવી, ત્યારે મૂંઝવણભરી પેશીઓની ગતિનો અભાવ એનો અર્થ એ થયો કે ચુંબકની ગતિ સાથે સુસંગત, સ્પષ્ટ ઇન્ટરકોન્ડ્રલ ક્ષેત્રમાં, "ધ્રુજારીભર્યા", સૂક્ષ્મ અને ટૂંકી કણો રેખાઓ ઓળખી શકાય છે. તેમ છતાં, હજુ પણ MP6 કણોની હાજરી અને ગતિ સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકાતી નથી.
LV-LacZ ટાઇટર 1.8 × 108 TU/ml હતું, અને CombiMag MP (MP6) સાથે 1:1 મિશ્રણ કર્યા પછી, પ્રાણીઓને 9 × 107 TU/ml LV વાહન (એટલે ​​\u200b\u200bકે 4.5 × 106 TU/ઉંદર) નો 50 μl શ્વાસનળીનો ડોઝ મળ્યો. આ અભ્યાસોમાં, પ્રસૂતિ દરમિયાન ચુંબકનું ભાષાંતર કરવાને બદલે, અમે ચુંબકને એક સ્થિતિમાં સ્થિર કર્યું જેથી નક્કી કરી શકાય કે LV ટ્રાન્સડક્શન (a) ને ચુંબકીય ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં વેક્ટર ડિલિવરીની તુલનામાં સુધારી શકાય છે, અને (b) ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી શકાય છે. એરવે કોષો ઉપલા વાયુમાર્ગના ચુંબકીય લક્ષ્ય પ્રદેશોમાં ટ્રાન્સડ્યુસ થાય છે.
ચુંબકની હાજરી અને LV વેક્ટર સાથે કોમ્બીમેગના ઉપયોગથી પ્રાણીઓના સ્વાસ્થ્ય પર પ્રતિકૂળ અસર થતી હોય તેવું લાગતું નથી, જેમ કે અમારા પ્રમાણભૂત LV વેક્ટર ડિલિવરી પ્રોટોકોલ પર થયું હતું. યાંત્રિક ખલેલ (પૂરક આકૃતિ 1) ને આધિન શ્વાસનળીના પ્રદેશની આગળની છબીઓ દર્શાવે છે કે જ્યારે ચુંબક હાજર હતો ત્યારે LV-MP સાથે સારવાર કરાયેલા પ્રાણીઓના જૂથમાં ટ્રાન્સડક્શનનું સ્તર નોંધપાત્ર રીતે ઊંચું હતું (આકૃતિ 9a). નિયંત્રણ જૂથમાં વાદળી LacZ સ્ટેનિંગની માત્ર થોડી માત્રા હાજર હતી (આકૃતિ 9b). સામાન્યકૃત X-Gal સ્ટેઇન્ડ વિસ્તારોના જથ્થાત્મકકરણ દર્શાવે છે કે ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં LV-MP ના વહીવટથી લગભગ 6 ગણો સુધારો થયો છે (આકૃતિ 9c).
LV-MP દ્વારા શ્વાસનળીના ટ્રાન્સડક્શન દર્શાવતી સંયુક્ત છબીઓનું ઉદાહરણ (a) ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં અને (b) ચુંબકની ગેરહાજરીમાં. (c) ચુંબકનો ઉપયોગ કરતી વખતે શ્વાસનળીની અંદર સામાન્યકૃત LacZ ટ્રાન્સડક્શન ક્ષેત્રમાં આંકડાકીય રીતે નોંધપાત્ર સુધારો (*p = 0.029, t-પરીક્ષણ, n = 3 પ્રતિ જૂથ, સરેરાશ ± SEM).
તટસ્થ ઝડપી લાલ રંગના વિભાગો (ઉદાહરણ પૂરક આકૃતિ 2 માં બતાવેલ છે) માં LacZ- રંગીન કોષો અગાઉ અહેવાલ મુજબ સમાન પેટર્ન અને સ્થાનમાં હાજર હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું.
એરવે જનીન ઉપચાર માટે એક મુખ્ય પડકાર એ રહે છે કે વાહક કણોનું રસ ધરાવતા વિસ્તારોમાં સચોટ સ્થાનિકીકરણ અને હવા પ્રવાહ અને સક્રિય મ્યુકસ ક્લિયરન્સની હાજરીમાં ગતિશીલ ફેફસામાં ટ્રાન્સડક્શન કાર્યક્ષમતાનું ઉચ્ચ સ્તર પ્રાપ્ત કરવું. CF એરવે રોગની સારવાર માટે રચાયેલ LV કેરિયર્સ માટે, વાહક વાયુમાર્ગમાં વાહક કણોનો રહેઠાણ સમય વધારવો એ અત્યાર સુધીનો એક અગમ્ય ધ્યેય રહ્યો છે. જેમ કે કેસ્ટેલાની અને અન્ય લોકો દ્વારા નિર્દેશિત, ટ્રાન્સડક્શનને સુધારવા માટે ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોપોરેશન જેવી અન્ય જનીન ડિલિવરી પદ્ધતિઓની તુલનામાં ફાયદા ધરાવે છે, કારણ કે તે સરળતા, ખર્ચ-અસરકારકતા, ડિલિવરી સ્થાનિકીકરણ, વધેલી કાર્યક્ષમતા અને ટૂંકા ઇન્ક્યુબેશન સમય અને સંભવતઃ નાના વાહક ડોઝને જોડી શકે છે. જો કે, બાહ્ય ચુંબકીય દળોના પ્રભાવ હેઠળ વાયુમાર્ગમાં ચુંબકીય કણોના ઇન વિવો ડિપોઝિશન અને વર્તનનું ક્યારેય વર્ણન કરવામાં આવ્યું નથી, ન તો અખંડ જીવંત વાયુમાર્ગમાં જનીન અભિવ્યક્તિ સ્તરને વધારવા માટે આ પદ્ધતિની શક્યતા ખરેખર વિવોમાં દર્શાવવામાં આવી છે.
અમારા ઇન વિટ્રો સિંક્રોટ્રોન PCXI પ્રયોગો દર્શાવે છે કે પોલિસ્ટરીન MP સિવાય, અમે પરીક્ષણ કરેલા બધા કણો, અમે ઉપયોગમાં લીધેલા ઇમેજિંગ સેટઅપમાં દૃશ્યમાન હતા. ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં, MP તાર બનાવે છે જેની લંબાઈ કણના પ્રકાર અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિ (એટલે ​​\u200b\u200bકે ચુંબકની નિકટતા અને ગતિ) સાથે સંબંધિત હોય છે. આકૃતિ 10 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, આપણે જે તાર અવલોકન કરીએ છીએ તે દરેક વ્યક્તિગત કણ ચુંબકીય થવાને કારણે અને તેના પોતાના સ્થાનિક ચુંબકીય ક્ષેત્રને પ્રેરિત કરવાને કારણે રચાય છે. આ અલગ ક્ષેત્રો અન્ય સમાન કણોને એકત્ર કરવા અને જોડવાનું કારણ બને છે, જેમાં અન્ય કણોના સ્થાનિક આકર્ષક અને પ્રતિકૂળ દળોમાંથી સ્થાનિક દળોને કારણે જૂથ તાર જેવી ગતિ હોય છે.
યોજનાકીય રીતે (a,b) પ્રવાહીથી ભરેલી રુધિરકેશિકાઓની અંદર ઉત્પન્ન થયેલ કણોની ટ્રેનો અને (c,d) હવાથી ભરેલી શ્વાસનળી દર્શાવે છે. નોંધ કરો કે રુધિરકેશિકાઓ અને શ્વાસનળી સ્કેલ પર દોરવામાં આવતી નથી. પેનલ (a) માં MP નું વર્ણન પણ છે, જેમાં તારોમાં ગોઠવાયેલા Fe3O4 કણો છે.
જ્યારે ચુંબકને રુધિરકેશિકા ઉપર ખસેડવામાં આવ્યો, ત્યારે કણ તારનો ખૂણો MP3-5 માટે Fe3O4 ધરાવતા નિર્ણાયક થ્રેશોલ્ડ પર પહોંચી ગયો, જેના પછી કણ તાર મૂળ સ્થિતિમાં રહ્યો નહીં, પરંતુ સપાટી સાથે નવી સ્થિતિમાં ગયો. ચુંબક. આ અસર થવાની શક્યતા છે કારણ કે કાચની રુધિરકેશિકા સપાટી આ હિલચાલને મંજૂરી આપવા માટે પૂરતી સરળ છે. રસપ્રદ વાત એ છે કે, MP6 (કોમ્બીમેગ) આ રીતે વર્તે નહીં, કદાચ કારણ કે કણો નાના હતા, વિવિધ આવરણ અથવા સપાટીના ચાર્જ હતા, અથવા માલિકીનું વાહક પ્રવાહી તેમની ગતિ કરવાની ક્ષમતાને અસર કરે છે. કોમ્બીમેગ કણોનો છબી વિરોધાભાસ પણ નબળો છે, જે સૂચવે છે કે પ્રવાહી અને કણોમાં સમાન ઘનતા હોઈ શકે છે અને તેથી સરળતાથી એકબીજા તરફ આગળ વધી શકતા નથી. જો ચુંબક ખૂબ ઝડપથી આગળ વધે તો કણો પણ અટકી શકે છે, જે સૂચવે છે કે ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિ હંમેશા પ્રવાહીમાં કણો વચ્ચેના ઘર્ષણને દૂર કરી શકતી નથી, સૂચવે છે કે કદાચ તે આશ્ચર્યજનક નથી કે ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિ અને ચુંબક અને લક્ષ્ય ક્ષેત્ર વચ્ચેનું અંતર ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. એકસાથે લેવામાં આવે તો, આ પરિણામો એ પણ સૂચવે છે કે, જ્યારે ચુંબક લક્ષ્ય ક્ષેત્રમાંથી વહેતા ઘણા MP ને પકડી શકે છે, તે અસંભવિત છે કે શ્વાસનળીની સપાટી પર કોમ્બીમેગ કણોને ખસેડવા માટે ચુંબક પર આધાર રાખી શકાય છે. તેથી, અમે તારણ કાઢીએ છીએ કે ઇન વિવો LV-MP અભ્યાસોએ વાયુમાર્ગના ચોક્કસ પ્રદેશોને ભૌતિક રીતે લક્ષ્ય બનાવવા માટે સ્થિર ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.
જ્યારે શરીરમાં કણો પહોંચાડવામાં આવે છે, ત્યારે જટિલ ગતિશીલ શરીરના પેશીઓના સંદર્ભમાં તેમને ઓળખવા મુશ્કેલ હોય છે, પરંતુ એમપી તારોને "હલાવવા" માટે ચુંબકને શ્વાસનળીની ઉપર આડી રીતે સ્થાનાંતરિત કરીને તેમને શોધવાની ક્ષમતામાં વધારો થયો હતો. જોકે જીવંત ઇમેજિંગ શક્ય છે, પ્રાણીને માનવીય રીતે મારી નાખવામાં આવ્યા પછી કણોની ગતિને ઓળખવી સરળ છે. જ્યારે ચુંબક ઇમેજિંગ ક્ષેત્રની ઉપર સ્થિત હતો ત્યારે આ સ્થાન પર એમપી સાંદ્રતા સામાન્ય રીતે સૌથી વધુ હતી, જોકે કેટલાક કણો સામાન્ય રીતે શ્વાસનળીની સાથે વધુ જોવા મળતા હતા. ઇન વિટ્રો અભ્યાસોથી વિપરીત, ચુંબકનું ભાષાંતર કરીને કણોને શ્વાસનળીની સાથે ખેંચી શકાતા નથી. આ શોધ શ્વાસનળીની સપાટીને આવરી લેતી લાળ સામાન્ય રીતે શ્વાસમાં લેવાયેલા કણોને કેવી રીતે પ્રક્રિયા કરે છે, તેમને લાળમાં ફસાવે છે અને ત્યારબાદ મ્યુકોસિલરી ક્લિયરન્સ મિકેનિઝમ દ્વારા સાફ કરવામાં આવે છે તેની સાથે સુસંગત છે.
અમે એવું અનુમાન કર્યું હતું કે શ્વાસનળીની ઉપર અને નીચે આકર્ષણ માટે ચુંબકનો ઉપયોગ (આકૃતિ 3b) વધુ સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્ર તરફ દોરી શકે છે, એક બિંદુ પર ખૂબ કેન્દ્રિત ચુંબકીય ક્ષેત્ર કરતાં, જે સંભવિત રીતે કણોના વધુ સમાન વિતરણ તરફ દોરી જાય છે. જો કે, અમારા પ્રારંભિક અભ્યાસમાં આ પૂર્વધારણાને સમર્થન આપવા માટે સ્પષ્ટ પુરાવા મળ્યા નથી. તેવી જ રીતે, ચુંબકની જોડીને ભગાડવા માટે ગોઠવવાથી (આકૃતિ 3c) છબીવાળા વિસ્તારમાં વધુ કણોના નિક્ષેપણમાં પરિણમ્યું નથી. આ બે તારણો દર્શાવે છે કે દ્વિ-ચુંબક સેટઅપ MP લક્ષ્યીકરણના સ્થાનિક નિયંત્રણમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરતું નથી, અને પરિણામી મજબૂત ચુંબકીય દળોને ગોઠવવાનું મુશ્કેલ છે, જે આ અભિગમને ઓછો વ્યવહારુ બનાવે છે. તેવી જ રીતે, શ્વાસનળીની ઉપર અને દ્વારા ચુંબકને દિશામાન કરવાથી (આકૃતિ 3d) છબીવાળા વિસ્તારમાં જાળવી રાખેલા કણોની સંખ્યામાં પણ વધારો થયો નથી. આમાંના કેટલાક વૈકલ્પિક રૂપરેખાંકનો સફળ ન પણ થઈ શકે કારણ કે તે નિક્ષેપ ક્ષેત્રમાં ઓછી ચુંબકીય ક્ષેત્ર શક્તિમાં પરિણમે છે. તેથી, સિંગલ 30-ડિગ્રી કોણ ચુંબક રૂપરેખાંકન (આકૃતિ 3a) ઇન વિવો પરીક્ષણ માટે સૌથી સરળ અને સૌથી કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ માનવામાં આવે છે.
LV-MP અભ્યાસ દર્શાવે છે કે જ્યારે LV વેક્ટર્સને CombiMag સાથે જોડવામાં આવ્યા હતા અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં શારીરિક ખલેલ પછી પહોંચાડવામાં આવ્યા હતા, ત્યારે નિયંત્રણોની તુલનામાં શ્વાસનળીમાં ટ્રાન્સડક્શન સ્તર નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું હતું. સિંક્રોટ્રોન ઇમેજિંગ અભ્યાસો અને LacZ પરિણામોના આધારે, ચુંબકીય ક્ષેત્ર દેખીતી રીતે શ્વાસનળીની અંદર LV ને સાચવવામાં અને ફેફસામાં તરત જ ઊંડે સુધી ઘૂસી ગયેલા વેક્ટર કણોની સંખ્યા ઘટાડવામાં સક્ષમ હતું. આવા લક્ષ્યીકરણ સુધારાઓ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા તરફ દોરી શકે છે જ્યારે ડિલિવર કરેલા ટાઇટર્સ, ઓફ-ટાર્ગેટ ટ્રાન્સડક્શન, બળતરા અને રોગપ્રતિકારક આડઅસરો અને જનીન વાહક ખર્ચ ઘટાડી શકે છે. મહત્વપૂર્ણ રીતે, ઉત્પાદકના મતે, CombiMag નો ઉપયોગ અન્ય જનીન ટ્રાન્સફર પદ્ધતિઓ સાથે જોડાણમાં કરી શકાય છે, જેમાં અન્ય વાયરલ વેક્ટર (જેમ કે AAV) અને ન્યુક્લિક એસિડનો સમાવેશ થાય છે.