Nature.com ని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ వెర్షన్ CSS కి పరిమిత మద్దతును కలిగి ఉంది. ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాలని మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో అనుకూలత మోడ్‌ను ఆఫ్ చేయండి). ఈలోగా, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము శైలులు మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా సైట్‌ను ప్రదర్శిస్తాము.
సిస్టిక్ ఫైబ్రోసిస్ ఊపిరితిత్తుల వ్యాధి చికిత్స కోసం జన్యు వెక్టర్‌లు వాహక వాయుమార్గాలను లక్ష్యంగా చేసుకోవాలి ఎందుకంటే పరిధీయ ఊపిరితిత్తుల ట్రాన్స్‌డక్షన్ చికిత్సా ప్రయోజనాన్ని అందించదు. వైరల్ ట్రాన్స్‌డక్షన్ సామర్థ్యం వెక్టర్ నివాస సమయానికి నేరుగా సంబంధించినది. అయితే, జన్యు వాహకాలు వంటి డెలివరీ ద్రవాలు ప్రేరణ సమయంలో సహజంగా అల్వియోలీలోకి వ్యాపిస్తాయి మరియు ఏదైనా రూపంలోని చికిత్సా కణాలు మ్యూకోసిలియరీ రవాణా ద్వారా వేగంగా క్లియర్ చేయబడతాయి. వాయుమార్గాలలో జన్యు వాహకాల నివాస సమయాన్ని పొడిగించడం ముఖ్యం కానీ సాధించడం కష్టం. వాయుమార్గాల ఉపరితలంపైకి దర్శకత్వం వహించగల జన్యు వాహక-సంయోగ అయస్కాంత కణాలు ప్రాంతీయ లక్ష్యాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి. ఇన్ వివో విజువలైజేషన్ యొక్క సవాళ్ల కారణంగా, అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో వాయుమార్గ ఉపరితలంపై ఉన్న అటువంటి చిన్న అయస్కాంత కణాల ప్రవర్తన సరిగా అర్థం కాలేదు. ఈ అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం సింక్రోట్రోన్ ఇమేజింగ్‌ను ఉపయోగించి మత్తుమందు పొందిన ఎలుకల శ్వాసనాళంలో అయస్కాంత కణాల శ్రేణి యొక్క వివో కదలికను దృశ్యమానం చేయడం, వివోలో వ్యక్తిగత మరియు బల్క్ పార్టికల్ ప్రవర్తన యొక్క డైనమిక్స్ మరియు నమూనాలను పరిశీలించడం. అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో లెంటివైరల్ అయస్కాంత కణాల డెలివరీ ఎలుకలో ట్రాన్స్‌డక్షన్ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుందా అని కూడా మేము అంచనా వేసాము. శ్వాసనాళం. సింక్రోట్రోన్ ఎక్స్-రే ఇమేజింగ్ ఇన్ విట్రో మరియు ఇన్ వివోలో స్థిర మరియు కదిలే అయస్కాంత క్షేత్రాలలో అయస్కాంత కణాల ప్రవర్తనను వెల్లడిస్తుంది. కణాలను అయస్కాంతాలతో సజీవ వాయుమార్గం యొక్క ఉపరితలం వెంట సులభంగా లాగలేము, కానీ రవాణా సమయంలో, నిక్షేపాలు అయస్కాంత క్షేత్రం బలంగా ఉన్న వీక్షణ క్షేత్రంలో కేంద్రీకృతమై ఉంటాయి. అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో లెంటివైరల్ అయస్కాంత కణాలు పంపిణీ చేయబడినప్పుడు ట్రాన్స్‌డక్షన్ సామర్థ్యం కూడా ఆరు రెట్లు పెరిగింది. కలిసి, లెంటివైరల్ అయస్కాంత కణాలు మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలు జన్యు వెక్టర్ లక్ష్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు ఇన్ వివోలో వాయుమార్గాలను నిర్వహించడంలో ట్రాన్స్‌డక్షన్ స్థాయిలను పెంచడానికి విలువైన విధానాలు కావచ్చని ఈ ఫలితాలు సూచిస్తున్నాయి.
సిస్టిక్ ఫైబ్రోసిస్ (CF) అనేది CF ట్రాన్స్‌మెంబ్రేన్ కండక్టెన్స్ రెగ్యులేటర్ (CFTR) అని పిలువబడే ఒకే జన్యువులోని వైవిధ్యం వల్ల సంభవిస్తుంది. CFTR ప్రోటీన్ అనేది శరీరమంతా అనేక ఎపిథీలియల్ కణాలలో ఉండే అయాన్ ఛానల్, ఇది CF పాథోజెనిసిస్ యొక్క ప్రధాన ప్రదేశమైన కండక్టింగ్ ఎయిర్‌వేస్‌తో సహా. CFTR లోపాలు అసాధారణ నీటి రవాణాకు దారితీస్తాయి, వాయుమార్గ ఉపరితలాన్ని నిర్జలీకరణం చేస్తాయి మరియు వాయుమార్గ ఉపరితల ద్రవ (ASL) పొర యొక్క లోతును తగ్గిస్తాయి. ఇది వాయుమార్గాల నుండి పీల్చే కణాలు మరియు వ్యాధికారకాలను తొలగించే మ్యూకోసిలియరీ ట్రాన్స్‌పోర్ట్ (MCT) వ్యవస్థ సామర్థ్యాన్ని కూడా దెబ్బతీస్తుంది. CFTR జన్యువు యొక్క సరైన కాపీని అందించడానికి మరియు ASL, MCT మరియు ఊపిరితిత్తుల ఆరోగ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు vivo1లో ఈ పారామితులను కొలవగల కొత్త సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేయడం మా లక్ష్యం.
LV వెక్టర్‌లు CF ఎయిర్‌వే జన్యు చికిత్సకు ప్రముఖ అభ్యర్థులలో ఒకటి, ఎందుకంటే అవి చికిత్సా జన్యువును వాయుమార్గ బేసల్ కణాలలో (వాయుమార్గ మూల కణాలు) శాశ్వతంగా అనుసంధానించగలవు. ఇది ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే అవి క్రియాత్మక జన్యు-సరిదిద్దబడిన CF-అనుబంధ వాయుమార్గ ఉపరితల కణాలుగా విభజించడం ద్వారా సాధారణ హైడ్రేషన్ మరియు శ్లేష్మ క్లియరెన్స్‌ను పునరుద్ధరించగలవు, ఫలితంగా జీవితకాల ప్రయోజనాలు లభిస్తాయి. LV వెక్టర్‌లను వాహక వాయుమార్గానికి వ్యతిరేకంగా నిర్దేశించాలి, ఎందుకంటే ఇక్కడే CF ఊపిరితిత్తుల వ్యాధి ప్రారంభమవుతుంది. వెక్టర్‌ను ఊపిరితిత్తులలోకి లోతుగా డెలివరీ చేయడం వల్ల అల్వియోలార్ ట్రాన్స్‌డక్షన్ ఏర్పడవచ్చు, కానీ CFలో దీనికి చికిత్సా ప్రయోజనం లేదు. అయితే, జన్యు వాహకాలు వంటి ద్రవాలు సహజంగా డెలివరీ తర్వాత ప్రేరణపై అల్వియోలీకి వలసపోతాయి3,4 మరియు చికిత్సా కణాలు MCT ద్వారా నోటి కుహరంలోకి వేగంగా క్లియర్ చేయబడతాయి.LV ట్రాన్స్‌డక్షన్ సామర్థ్యం నేరుగా సెల్యులార్ తీసుకోవడం - "నివాస సమయం"5 - అనుమతించడానికి వెక్టర్ లక్ష్య కణాల పక్కన ఉండే సమయంతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది - ఇది సాధారణ ప్రాంతీయ వాయుప్రసరణతో పాటు సమన్వయంతో కూడిన కణ శ్లేష్మ సంగ్రహణ మరియు MCT ద్వారా సులభంగా తగ్గించబడుతుంది. CF కోసం, వాయుమార్గంలో LV యొక్క నివాస సమయాన్ని పొడిగించే సామర్థ్యం ఈ ప్రాంతంలో అధిక స్థాయి ట్రాన్స్‌డక్షన్ సాధించడానికి ముఖ్యమైనది, కానీ ఇప్పటివరకు సవాలుగా ఉంది.
ఈ అడ్డంకిని అధిగమించడానికి, LV అయస్కాంత కణాలు (MPలు) రెండు పరిపూరక మార్గాల్లో సహాయపడతాయని మేము సూచిస్తున్నాము. ముందుగా, లక్ష్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు జన్యు వాహక కణాలు కావలసిన వాయుమార్గ ప్రాంతంలో నివసించడానికి మరియు ASL) సెల్ పొర 6కి తరలించడానికి వాయుమార్గ ఉపరితలానికి అయస్కాంతంగా మార్గనిర్దేశం చేయవచ్చు. MPలు యాంటీబాడీలు, కీమోథెరపీటిక్ మందులు లేదా కణ త్వచాలకు అటాచ్ చేసే లేదా సంబంధిత కణ ఉపరితల గ్రాహకాలకు బంధించి, స్టాటిక్ విద్యుత్ సమక్షంలో కణితి ప్రదేశాలలో పేరుకుపోయే ఇతర చిన్న అణువులకు బంధించినప్పుడు వాటిని లక్ష్యంగా చేసుకున్న ఔషధ పంపిణీ వాహనాలుగా విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. క్యాన్సర్ చికిత్స కోసం అయస్కాంత క్షేత్రాలు 7. ఇతర "హైపర్‌థర్మల్" పద్ధతులు MPలు డోలనం చేసే అయస్కాంత క్షేత్రాలకు గురైనప్పుడు వాటిని వేడి చేయడం, తద్వారా కణితి కణాలను నాశనం చేయడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంటాయి. కణాలకు DNA బదిలీని పెంచడానికి అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ట్రాన్స్‌ఫెక్షన్ ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించే అయస్కాంత బదిలీ సూత్రాన్ని సాధారణంగా ట్రాన్స్‌డ్యూస్ చేయడానికి కష్టతరమైన కణ తంతువుల కోసం వైరల్ కాని మరియు వైరల్ జన్యు వెక్టర్‌ల శ్రేణిని ఉపయోగించి ఇన్ విట్రోలో ఉపయోగిస్తారు. LV మాగ్నెటోట్రాన్స్‌ఫెక్షన్ యొక్క ప్రభావం స్థాపించబడింది, స్టాటిక్ అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో మానవ శ్వాసనాళ ఎపిథీలియల్ సెల్ లైన్‌కు LV-MPలను ఇన్ విట్రో డెలివరీ చేయడం ద్వారా, LV వెక్టర్‌తో పోలిస్తే ట్రాన్స్‌డక్షన్ సామర్థ్యాన్ని 186 రెట్లు పెంచుతుంది. LV-MPని ఇన్ విట్రో CF మోడల్‌కు కూడా వర్తింపజేయబడింది, ఇక్కడ అయస్కాంత బదిలీ CF కఫం సమక్షంలో గాలి-ద్రవ ఇంటర్‌ఫేస్ కల్చర్‌లలో LV ట్రాన్స్‌డక్షన్‌ను 20 రెట్లు పెంచింది10. అయితే, ఇన్ వివో అవయవాల మాగ్నెటోట్రాన్స్‌ఫెక్షన్ సాపేక్షంగా తక్కువ శ్రద్ధను పొందింది మరియు కొన్ని జంతు అధ్యయనాలలో మాత్రమే మూల్యాంకనం చేయబడింది11,12,13,14,15, ముఖ్యంగా ఊపిరితిత్తులు16,17. అయినప్పటికీ, CF ఊపిరితిత్తుల చికిత్సలో అయస్కాంత బదిలీకి అవకాశాలు స్పష్టంగా ఉన్నాయి. టాన్ మరియు ఇతరులు (2020) "సమర్థవంతమైన అయస్కాంత నానోపార్టికల్ పల్మనరీ డెలివరీ యొక్క ప్రూఫ్-ఆఫ్-కాన్సెప్ట్ అధ్యయనం CF రోగులలో క్లినికల్ ఫలితాలను మెరుగుపరచడానికి భవిష్యత్తులో CFTR ఇన్హేలేషన్ వ్యూహాలకు మార్గం సుగమం చేస్తుంది"6 అని పేర్కొన్నారు.
అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో వాయుమార్గ ఉపరితలాలపై చిన్న అయస్కాంత కణాల ప్రవర్తనను దృశ్యమానం చేయడం మరియు అధ్యయనం చేయడం కష్టం, అందువల్ల దీనిని సరిగా అర్థం చేసుకోలేము. ఇతర అధ్యయనాలలో, ASL లోతులో సూక్ష్మమైన మార్పులను నాన్-ఇన్వాసివ్‌గా దృశ్యమానం చేయడానికి మరియు లెక్కించడానికి మేము సింక్రోట్రోన్-ప్రచారం-ఆధారిత దశ-కాంట్రాస్ట్ ఎక్స్-రే ఇమేజింగ్ (PB-PCXI) పద్ధతిని అభివృద్ధి చేసాము. మరియు MCT ప్రవర్తన19,20 గ్యాస్ కెనాల్ ఉపరితల హైడ్రేషన్‌ను నేరుగా కొలవడానికి మరియు చికిత్స సామర్థ్యం యొక్క ప్రారంభ సూచికగా ఉపయోగించబడుతుంది. అదనంగా, మా MCT మూల్యాంకన పద్ధతి PB-PCXI21ని ఉపయోగించి కనిపించే MCT మార్కర్‌లుగా అల్యూమినా లేదా అధిక వక్రీభవన సూచిక గాజుతో కూడిన 10–35 µm వ్యాసం కలిగిన కణాలను ఉపయోగిస్తుంది. రెండు పద్ధతులు MPతో సహా వివిధ రకాల కణ రకాలను విజువలైజేషన్ చేయడానికి అనుకూలంగా ఉంటాయి.
దాని అధిక స్పేషియల్ మరియు టెంపోరల్ రిజల్యూషన్ కారణంగా, మా PB-PCXI-ఆధారిత ASL మరియు MCT విశ్లేషణ పద్ధతులు MP జన్యు డెలివరీ పద్ధతులను అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి మాకు సహాయపడటానికి ఇన్ వివోలో సింగిల్ మరియు బల్క్ పార్టికల్ ప్రవర్తన యొక్క డైనమిక్స్ మరియు నమూనాలను పరిశీలించడానికి బాగా సరిపోతాయి. మేము ఇక్కడ ఉపయోగించే విధానం SPring-8 BL20B2 బీమ్‌లైన్‌ను ఉపయోగించి మా అధ్యయనాల నుండి ఉద్భవించింది, దీనిలో మేము ఎలుకల నాసికా మరియు పల్మనరీ వాయుమార్గాలలోకి షామ్ వెక్టర్ డోస్ డెలివరీ తర్వాత ద్రవ కదలికను దృశ్యమానం చేసాము, ఇది మా జన్యు క్యారియర్ డోస్ జంతు అధ్యయనాలలో గమనించిన మా నాన్-యూనిఫాం జన్యు వ్యక్తీకరణ నమూనాలను వివరించడంలో సహాయపడుతుంది 3,4.
ఈ అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం సింక్రోట్రోన్ PB-PCXIని ఉపయోగించి జీవించి ఉన్న ఎలుకల శ్వాసనాళంలో MPల శ్రేణి యొక్క ఇన్ వివో కదలికలను దృశ్యమానం చేయడం. ఈ PB-PCXI ఇమేజింగ్ అధ్యయనాలు MPల శ్రేణిని, అయస్కాంత క్షేత్ర బలాలను మరియు స్థానాలను పరీక్షించడానికి రూపొందించబడ్డాయి, ఇవి MP కదలికపై వాటి ప్రభావాన్ని నిర్ణయించడానికి రూపొందించబడ్డాయి. బాహ్యంగా వర్తించే అయస్కాంత క్షేత్రం డెలివరీ చేయబడిన MP ఉండటానికి లేదా లక్ష్య ప్రాంతానికి వెళ్లడానికి సహాయపడుతుందని మేము ఊహించాము. నిక్షేపణ తర్వాత శ్వాసనాళంలో నిలుపుకున్న కణాల సంఖ్యను పెంచే అయస్కాంత ఆకృతీకరణలను గుర్తించడానికి కూడా ఈ అధ్యయనాలు మాకు అనుమతి ఇచ్చాయి. రెండవ శ్రేణి అధ్యయనాలలో, ఎయిర్‌వే టార్గెటింగ్ సందర్భంలో LV-MPల డెలివరీ మెరుగైన LV ట్రాన్స్‌డక్షన్ సామర్థ్యంకు దారితీస్తుందనే ఊహ ఆధారంగా, LV-MPలను ఎలుక వాయుమార్గానికి వివో డెలివరీ చేయడం వల్ల కలిగే ట్రాన్స్‌డక్షన్ నమూనాను ప్రదర్శించడానికి మేము ఈ సరైన ఆకృతీకరణను ఉపయోగించాలని ప్రయత్నించాము.
అన్ని జంతు అధ్యయనాలు అడిలైడ్ విశ్వవిద్యాలయం (M-2019-060 మరియు M-2020-022) మరియు SPring-8 సింక్రోట్రోన్ యానిమల్ ఎథిక్స్ కమిటీ ఆమోదించిన ప్రోటోకాల్‌ల ప్రకారం నిర్వహించబడ్డాయి. ARRIVE మార్గదర్శకాల ప్రకారం ప్రయోగాలు జరిగాయి.
అన్ని ఎక్స్-రే ఇమేజింగ్‌లను జపాన్‌లోని SPring-8 సింక్రోట్రోన్‌లోని BL20XU బీమ్‌లైన్‌లో గతంలో వివరించిన సెటప్‌ను ఉపయోగించి నిర్వహించారు21,22. క్లుప్తంగా, ప్రయోగాత్మక పెట్టె సింక్రోట్రోన్ నిల్వ రింగ్ నుండి 245 మీటర్ల దూరంలో ఉంది. దశ కాంట్రాస్ట్ ప్రభావాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి కణ ఇమేజింగ్ అధ్యయనాల కోసం 0.6 మీటర్ల నమూనా-నుండి-డిటెక్టర్ దూరం మరియు ఇన్ వివో ఇమేజింగ్ అధ్యయనాల కోసం 0.3 మీటర్లు ఉపయోగించబడుతుంది. 25 keV యొక్క మోనోక్రోమటిక్ బీమ్ శక్తి ఉపయోగించబడింది. sCMOS డిటెక్టర్‌తో జతచేయబడిన హై-రిజల్యూషన్ ఎక్స్-రే కన్వర్టర్ (SPring-8 BM3) ఉపయోగించి చిత్రాలను సంగ్రహించారు. కన్వర్టర్ 10 µm మందపాటి సింటిలేటర్ (Gd3Al2Ga3O12) ఉపయోగించి X-కిరణాలను దృశ్య కాంతిగా మారుస్తుంది, తరువాత ఇది × 10 మైక్రోస్కోప్ ఆబ్జెక్టివ్ (NA 0.3) ఉపయోగించి sCMOS సెన్సార్‌కు దర్శకత్వం వహించబడుతుంది. sCMOS డిటెక్టర్ ఓర్కా-ఫ్లాష్ 4.0 (హమామాట్సు ఫోటోనిక్స్, జపాన్) 2048 × 2048 పిక్సెల్‌ల శ్రేణి పరిమాణం మరియు 6.5 × 6.5 µm ముడి పిక్సెల్ పరిమాణం. ఈ సెటప్ 0.51 µm ప్రభావవంతమైన ఐసోట్రోపిక్ పిక్సెల్ పరిమాణాన్ని మరియు సుమారు 1.1 mm × 1.1 mm వీక్షణ క్షేత్రాన్ని ఇస్తుంది. శ్వాస-ప్రేరిత చలన కళాఖండాలను తగ్గించేటప్పుడు వాయుమార్గం లోపల మరియు వెలుపల అయస్కాంత కణాల సిగ్నల్-టు-శబ్ద నిష్పత్తిని పెంచడానికి 100 ms ఎక్స్‌పోజర్ పొడవును ఎంచుకున్నారు. ఇన్ వివో అధ్యయనాల కోసం, ఎక్స్‌పోజర్‌ల మధ్య ఎక్స్‌రే పుంజాన్ని నిరోధించడం ద్వారా రేడియేషన్ మోతాదును పరిమితం చేయడానికి ఎక్స్‌రే మార్గంలో వేగవంతమైన ఎక్స్‌రే షట్టర్ ఉంచబడింది.
BL20XU ఇమేజింగ్ చాంబర్ బయోసేఫ్టీ లెవల్ 2 సర్టిఫికేట్ పొందనందున, LV క్యారియర్ ఏ SPring-8 PB-PCXI ఇమేజింగ్ అధ్యయనాలలోనూ ఉపయోగించబడలేదు. బదులుగా, మేము రెండు వాణిజ్య సరఫరాదారుల నుండి బాగా వర్గీకరించబడిన MPల శ్రేణిని ఎంచుకున్నాము - పరిమాణాలు, పదార్థాలు, ఇనుము సాంద్రతలు మరియు అనువర్తనాల శ్రేణిని కవర్ చేస్తున్నాము - మొదట అయస్కాంత క్షేత్రాలు గాజు కేశనాళికల లోపల MP కదలికను ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయో అర్థం చేసుకోవడానికి, ఆపై జీవన వాయుమార్గాలలో. ఉపరితలంపై.MPలు 0.25 నుండి 18 μm వరకు పరిమాణంలో ఉంటాయి మరియు వివిధ రకాల పదార్థాల నుండి తయారు చేయబడతాయి (టేబుల్ 1 చూడండి), కానీ MPలోని అయస్కాంత కణాల పరిమాణంతో సహా ప్రతి నమూనా యొక్క కూర్పు తెలియదు. మా విస్తృతమైన MCT అధ్యయనాలు 19, 20, 21, 23, 24 ఆధారంగా, 5 μm కంటే చిన్న MPలు ట్రాచల్ ఎయిర్‌వే ఉపరితలంపై కనిపించవచ్చని మేము ఆశిస్తున్నాము, ఉదాహరణకు MP చలనం యొక్క మెరుగైన దృశ్యమానతను చూడటానికి వరుస ఫ్రేమ్‌లను తీసివేయడం ద్వారా. 0.25 μm-పరిమాణ MP ఇమేజింగ్ పరికరం యొక్క రిజల్యూషన్ కంటే చిన్నది, కానీ PB-PCXI వాటి వాల్యూమ్ కాంట్రాస్ట్‌ను మరియు నిక్షేపణ తర్వాత అవి జమ చేయబడిన ఉపరితల ద్రవం యొక్క కదలికను గుర్తించగలదని భావిస్తున్నారు.
టేబుల్ 1 లోని ప్రతి MP కి నమూనాలను 0.63 mm లోపలి వ్యాసం కలిగిన 20 μl గాజు కేశనాళికలలో (డ్రమ్మండ్ మైక్రోక్యాప్స్, PA, USA) తయారు చేశారు. కార్పస్కులర్ కణాలు నీటిలో లభిస్తాయి, అయితే కాంబిమాగ్ కణాలు తయారీదారు యొక్క యాజమాన్య ద్రవంలో లభిస్తాయి. ప్రతి ట్యూబ్ సగం ద్రవంతో (సుమారు 11 μl) నిండి ఉంటుంది మరియు నమూనా హోల్డర్‌పై ఉంచబడుతుంది (చిత్రం 1 చూడండి). గాజు కేశనాళికలను వరుసగా ఇమేజింగ్ బాక్స్‌లోని నమూనా దశలో అడ్డంగా ఉంచారు మరియు ద్రవం యొక్క అంచులను ఉంచారు. 1.17 అవశేష అయస్కాంతీకరణతో 19 mm వ్యాసం (28 mm పొడవు) నికెల్ షెల్ అరుదైన భూమి నియోడైమియం ఐరన్ బోరాన్ (NdFeB) అయస్కాంతం (N35, cat. నం. LM1652, జేకార్ ఎలక్ట్రానిక్స్, ఆస్ట్రేలియా) ఇమేజింగ్ సమయంలో రిమోట్‌గా దాని స్థానాన్ని మార్చడానికి టెస్లాను ప్రత్యేక అనువాద దశకు జత చేశారు. అయస్కాంతం నమూనా కంటే దాదాపు 30 mm పైన ఉంచినప్పుడు ఎక్స్-రే ఇమేజ్ సముపార్జన ప్రారంభమవుతుంది మరియు చిత్రాలు సెకనుకు 4 ఫ్రేమ్‌ల రేటుతో పొందబడతాయి. ఇమేజింగ్ సమయంలో, అయస్కాంతాన్ని గాజు కేశనాళిక గొట్టం దగ్గరకు (సుమారు 1 మిమీ దూరంలో) తీసుకువచ్చి, ఆపై క్షేత్ర బలం మరియు స్థానం యొక్క ప్రభావాలను అంచనా వేయడానికి గొట్టం వెంట అనువదించారు.
నమూనా xy అనువాద దశలో గాజు కేశనాళికలలో MP నమూనాలను కలిగి ఉన్న ఇన్ విట్రో ఇమేజింగ్ సెటప్. ఎక్స్-రే పుంజం యొక్క మార్గం ఎరుపు గీత గీతతో గుర్తించబడింది.
MP ల యొక్క ఇన్ విట్రో దృశ్యమానత స్థాపించబడిన తర్వాత, వాటిలో ఒక ఉపసమితిని వైల్డ్-టైప్ ఆడ అల్బినో విస్టార్ ఎలుకలలో (~12 వారాల వయస్సు, ~200 గ్రా) వివోలో పరీక్షించారు.0.24 mg/kg మెడెటోమిడిన్ (డోమిటర్®, జెనోక్, జపాన్), 3.2 mg/kg మిడాజోలం (డోర్మికమ్®, ఆస్టెల్లాస్ ఫార్మా, జపాన్) మరియు 4 mg/kg బ్యూటోర్ఫనాల్ (వెటోర్ఫాలే®, మీజి సీకా) ఎలుకలను ఇంట్రాపెరిటోనియల్ ఇంజెక్షన్ ద్వారా ఫార్మా, జపాన్ మిశ్రమంతో మత్తుమందు చేశారు. అనస్థీషియా తర్వాత, శ్వాసనాళం చుట్టూ ఉన్న బొచ్చును తొలగించి, ఎండోట్రాషియల్ ట్యూబ్ (ET; 16 Ga iv కాన్యులా, టెరుమో BCT) చొప్పించి, శరీర ఉష్ణోగ్రతను నిర్వహించడానికి థర్మల్ బ్యాగ్‌ను కలిగి ఉన్న కస్టమ్-మేడ్ ఇమేజింగ్ ప్లేట్‌పై వాటిని సుపీన్‌లో ఉంచడం ద్వారా ఇమేజింగ్ ప్లేట్‌ను ఇమేజింగ్ బాక్స్‌లోని నమూనా అనువాద దశకు కొంచెం కోణంలో జత చేశారు. చిత్రం 2a లో చూపిన విధంగా ఎక్స్-రే చిత్రం.
(ఎ) SPring-8 ఇమేజింగ్ బాక్స్‌లోని వివో ఇమేజింగ్ సెటప్‌లో, ఎక్స్-రే బీమ్ యొక్క మార్గం ఎరుపు రంగు గీతల గీతతో గుర్తించబడింది. (బి, సి) రెండు ఆర్తోగోనల్‌గా మౌంటెడ్ ఐపీ కెమెరాలను ఉపయోగించి ట్రాకియాపై అయస్కాంత స్థానికీకరణ రిమోట్‌గా నిర్వహించబడింది. స్క్రీన్ ఇమేజ్ యొక్క ఎడమ వైపున, తలని పట్టుకున్న వైర్ లూప్ మరియు ET ట్యూబ్ లోపల డెలివరీ కాన్యులా స్థానంలో చూడవచ్చు.
100 μl గాజు సిరంజిని ఉపయోగించి రిమోట్-కంట్రోల్డ్ సిరంజి పంప్ సిస్టమ్ (UMP2, వరల్డ్ ప్రెసిషన్ ఇన్స్ట్రుమెంట్స్, సరసోటా, FL) 30 Ga సూది ద్వారా PE10 ట్యూబింగ్ (OD 0.61 mm, ID 0.28 mm) కు కనెక్ట్ చేయబడింది. ET ట్యూబ్‌ను చొప్పించేటప్పుడు ట్రాచియాలో చిట్కా సరైన స్థానంలో ఉందని నిర్ధారించుకోవడానికి ట్యూబ్‌ను గుర్తించండి. మైక్రోపంప్‌ను ఉపయోగించి, డెలివరీ చేయవలసిన MP నమూనాలో ట్యూబ్ యొక్క కొన మునిగిపోయినప్పుడు సిరంజి ప్లంగర్ ఉపసంహరించబడింది. లోడ్ చేయబడిన డెలివరీ ట్యూబ్‌ను ఎండోట్రాషియల్ ట్యూబ్‌లోకి చొప్పించారు, చిట్కాను మా ఊహించిన అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రంలోని బలమైన భాగంలో ఉంచారు. మా Arduino ఆధారిత టైమింగ్ బాక్స్‌కు అనుసంధానించబడిన శ్వాసక్రియ డిటెక్టర్‌ను ఉపయోగించి చిత్ర సముపార్జన నియంత్రించబడింది మరియు అన్ని సంకేతాలు (ఉదా. ఉష్ణోగ్రత, శ్వాసక్రియ, షట్టర్ ఓపెనింగ్/క్లోజింగ్ మరియు ఇమేజ్ సముపార్జన) పవర్‌ల్యాబ్ మరియు ల్యాబ్‌చార్ట్ (AD ఇన్స్ట్రుమెంట్స్, సిడ్నీ, ఆస్ట్రేలియా) ఉపయోగించి రికార్డ్ చేయబడ్డాయి 22. ఇమేజింగ్ చేసేటప్పుడు ఎన్‌క్లోజర్ యాక్సెస్ చేయలేనప్పుడు, రెండు IP కెమెరాలు (పానాసోనిక్ BB-SC382) సుమారు 90° వద్ద ఉంచబడ్డాయి. ఒకదానికొకటి మరియు ఇమేజింగ్ సమయంలో శ్వాసనాళానికి సంబంధించి అయస్కాంతం యొక్క స్థానాన్ని పర్యవేక్షించడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి (Fig. 2b,c). చలన కళాఖండాలను తగ్గించడానికి, ఎండ్-టైడల్ ఫ్లో పీఠభూమి సమయంలో శ్వాసకు ఒక చిత్రం పొందబడింది.
ఇమేజింగ్ హౌసింగ్ వెలుపలి నుండి రిమోట్‌గా ఉంచగల రెండవ దశకు ఒక అయస్కాంతం జతచేయబడింది. వివిధ అయస్కాంత స్థానాలు మరియు ఆకృతీకరణలు పరీక్షించబడ్డాయి, వీటిలో: శ్వాసనాళం పైన దాదాపు 30° కోణంలో మౌంట్ చేయబడ్డాయి (చిత్రాలు 2a మరియు 3aలో చూపబడిన ఆకృతీకరణలు); జంతువు పైన ఒక అయస్కాంతం మరియు క్రింద మరొక అయస్కాంతం, ఆకర్షించడానికి స్తంభాలు సెట్ చేయబడ్డాయి (చిత్రం 3b); జంతువు పైన ఒక అయస్కాంతం మరియు క్రింద మరొక అయస్కాంతం, స్తంభాలు తిప్పికొట్టడానికి స్తంభాలు సెట్ చేయబడ్డాయి (చిత్రం 3c); మరియు ఒక అయస్కాంతం పైన మరియు శ్వాసనాళానికి లంబంగా ఉంటుంది (చిత్రం 3d). జంతువు మరియు అయస్కాంతం కాన్ఫిగర్ చేయబడిన తర్వాత మరియు పరీక్షించాల్సిన MP సిరంజి పంపులోకి లోడ్ చేయబడిన తర్వాత, చిత్రాలను పొందుతున్నప్పుడు 4 μl/సెకను చొప్పున 50 μl మోతాదును అందించండి. చిత్రాలను పొందడం కొనసాగిస్తూ అయస్కాంతం శ్వాసనాళం అంతటా ముందుకు వెనుకకు లేదా పార్శ్వంగా తరలించబడుతుంది.
ఇన్ వివో ఇమేజింగ్ కోసం అయస్కాంత ఆకృతీకరణ (ఎ) సుమారు 30° కోణంలో శ్వాసనాళం పైన ఒకే అయస్కాంతం, (బి) ఆకర్షించడానికి సెట్ చేయబడిన రెండు అయస్కాంతాలు, (సి) తిప్పికొట్టడానికి సెట్ చేయబడిన రెండు అయస్కాంతాలు, (డి) శ్వాసనాళంలో పైన మరియు లంబంగా ఉన్న ఒకే అయస్కాంతం. పరిశీలకుడు నోటి నుండి ఊపిరితిత్తుల వరకు శ్వాసనాళం ద్వారా చూశాడు మరియు ఎక్స్-రే పుంజం ఎలుక ఎడమ వైపు గుండా వెళ్లి కుడి వైపు నుండి నిష్క్రమించింది. అయస్కాంతం వాయుమార్గం పొడవునా లేదా ఎక్స్-రే పుంజం దిశలో శ్వాసనాళం పైన ఎడమ మరియు కుడి వైపుకు కదులుతుంది.
శ్వాస మరియు హృదయ కదలికలు గందరగోళంగా లేనప్పుడు వాయుమార్గాల్లోని కణాల దృశ్యమానత మరియు ప్రవర్తనను గుర్తించడానికి కూడా మేము ప్రయత్నించాము. అందువల్ల, ఇమేజింగ్ వ్యవధి ముగింపులో, పెంటోబార్బిటల్ అధిక మోతాదుకు జంతువులను మానవీయంగా చంపారు (సోమ్నోపెంటిల్, పిట్‌మాన్-మూర్, వాషింగ్టన్ క్రాసింగ్, USA; ~65 mg/kg ip). కొన్ని జంతువులను ఇమేజింగ్ ప్లాట్‌ఫామ్‌పై వదిలిపెట్టారు మరియు శ్వాస మరియు హృదయ స్పందన ఆగిపోయిన తర్వాత, ఇమేజింగ్ ప్రక్రియ పునరావృతమైంది, వాయుమార్గ ఉపరితలంపై MP కనిపించకపోతే అదనపు మోతాదు MPని జోడించారు.
పొందిన చిత్రాలను ఫ్లాట్-ఫీల్డ్ మరియు డార్క్-ఫీల్డ్‌లో సరిదిద్దారు మరియు తరువాత MATLAB (R2020a, ది మ్యాథ్‌వర్క్స్) లో వ్రాసిన కస్టమ్ స్క్రిప్ట్‌ను ఉపయోగించి ఒక మూవీగా (సెకనుకు 20 ఫ్రేమ్‌లు; శ్వాసకోశ రేటును బట్టి 15-25 × సాధారణ వేగం) అసెంబుల్ చేశారు.
అన్ని LV జన్యు వెక్టర్ డెలివరీ అధ్యయనాలు అడిలైడ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని లాబొరేటరీ యానిమల్ రీసెర్చ్ ఫెసిలిటీలో నిర్వహించబడ్డాయి మరియు SPring-8 ప్రయోగం యొక్క ఫలితాలను ఉపయోగించి అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో LV-MP డెలివరీ జన్యు బదిలీని పెంచుతుందా అని అంచనా వేయడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. MP మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ప్రభావాలను అంచనా వేయడానికి, రెండు సమూహాల జంతువులకు చికిత్స అందించబడింది: ఒక సమూహానికి అయస్కాంతం ఉంచబడిన LV-MP ఇవ్వబడింది మరియు మరొక సమూహానికి అయస్కాంతం లేకుండా LV-MP ఉన్న నియంత్రణ సమూహాన్ని అందుకుంది.
LV జన్యు వెక్టర్‌లు గతంలో వివరించిన పద్ధతులు 25, 26 ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేయబడ్డాయి. LacZ వెక్టర్ కాన్‌స్టిట్యూటివ్ MPSV ప్రమోటర్ (LV-LacZ) ద్వారా నడిచే న్యూక్లియర్-లోకలైజ్డ్ బీటా-గెలాక్టోసిడేస్ జన్యువును వ్యక్తపరుస్తుంది, ఇది ట్రాన్స్‌డ్యూస్డ్ కణాలలో నీలిరంగు ప్రతిచర్య ఉత్పత్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది ఊపిరితిత్తుల కణజాల ఫ్రంట్‌లు మరియు కణజాల విభాగాలలో కనిపిస్తుంది. TU/mlలో టైటర్‌ను లెక్కించడానికి హెమోసైటోమీటర్‌తో LacZ పాజిటివ్ కణాల సంఖ్యను మాన్యువల్‌గా లెక్కించడం ద్వారా సెల్ కల్చర్‌లలో టైట్రేషన్ నిర్వహించబడింది. క్యారియర్‌లను -80 °C వద్ద క్రయోప్రెజర్డ్ చేస్తారు, ఉపయోగించడానికి ముందు కరిగించి, 1:1 నిష్పత్తిలో కలపడం ద్వారా మరియు డెలివరీకి ముందు కనీసం 30 నిమిషాలు మంచు మీద పొదిగించడం ద్వారా కాంబిమాగ్‌కు కట్టుబడి ఉంటారు.
సాధారణ స్ప్రాగ్ డావ్లీ ఎలుకలను (n = 3/గ్రూప్, ~2-3) 0.4 mg/kg మెడెటోమిడిన్ (డోమిటర్, ఇలియం, ఆస్ట్రేలియా) మరియు 60 mg/kg కెటామైన్ (ఇలియం, ఆస్ట్రేలియా) నెల వయస్సు గల) ip) ఇంజెక్షన్ మరియు 16 Ga iv కాన్యులాతో శస్త్రచికిత్స చేయని నోటి కాన్యులేషన్ మిశ్రమంతో ఇంట్రాపెరిటోనియల్‌గా మత్తుమందు చేశారు. ట్రాచల్ ఎయిర్‌వే కణజాలం LV ట్రాన్స్‌డక్షన్‌ను పొందుతుందని నిర్ధారించుకోవడానికి, ఇది మా గతంలో వివరించిన మెకానికల్ పెర్టర్బేషన్ ప్రోటోకాల్‌ను ఉపయోగించి కండిషన్ చేయబడింది, దీనిలో ట్రాచల్ ఎయిర్‌వే ఉపరితలాన్ని వైర్ బాస్కెట్‌తో అక్షసంబంధంగా రుద్దారు (N-సర్కిల్, నిటినోల్ టిప్‌లెస్ స్టోన్ ఎక్స్‌ట్రాక్టర్ NTSE-022115) -UDH, కుక్ మెడికల్, USA) 30 s28. LV-MP యొక్క ట్రేషియల్ అడ్మినిస్ట్రేషన్ పెర్టర్బేషన్ తర్వాత దాదాపు 10 నిమిషాల తర్వాత బయోలాజికల్ సేఫ్టీ క్యాబినెట్‌లో నిర్వహించబడింది.
ఈ ప్రయోగంలో ఉపయోగించిన అయస్కాంత క్షేత్రం ఇన్ వివో ఎక్స్-రే ఇమేజింగ్ అధ్యయనం మాదిరిగానే కాన్ఫిగర్ చేయబడింది, అదే అయస్కాంతాలను స్వేదనం స్టెంట్ క్లిప్‌లను ఉపయోగించి శ్వాసనాళం పైన ఉంచారు (మూర్తి 4). గతంలో వివరించిన విధంగా జెల్ టిప్ ఉన్న పైపెట్ ఉపయోగించి 50 μl వాల్యూమ్ (2 × 25 μl అలికాట్‌లు) LV-MP శ్వాసనాళంలోకి (n = 3 జంతువులు) పంపిణీ చేయబడింది. ఒక నియంత్రణ సమూహం (n = 3 జంతువులు) అయస్కాంతం ఉపయోగించకుండా అదే LV-MPలను అందుకుంది. ఇన్ఫ్యూషన్ పూర్తయిన తర్వాత, కాన్యులాను ET ట్యూబ్ నుండి తీసివేస్తారు మరియు జంతువును ఎక్స్‌ట్యూబేట్ చేస్తారు. అయస్కాంతం 10 నిమిషాలు అలాగే ఉంటుంది, తర్వాత దానిని తొలగిస్తారు. ఎలుకలకు సబ్కటానియస్ మోతాదులో మెలోక్సికామ్ (1 ml/kg) (ఇలియం, ఆస్ట్రేలియా) లభించింది, తరువాత 1 mg/kg అటిపమాజోల్ హైడ్రోక్లోరైడ్ (యాంటిసెడాన్, జోయిటిస్, ఆస్ట్రేలియా) యొక్క ip ఇంజెక్షన్ ద్వారా అనస్థీషియాను తిప్పికొట్టారు. ఎలుకలను వెచ్చగా ఉంచారు మరియు అనస్థీషియా నుండి పూర్తిగా కోలుకునే వరకు పర్యవేక్షించారు.
బయోలాజికల్ సేఫ్టీ క్యాబినెట్‌లో LV-MP డెలివరీ పరికరం. ET ట్యూబ్ యొక్క లేత బూడిద రంగు లూయర్ హబ్ నోటి నుండి పొడుచుకు వచ్చినట్లు కనిపిస్తుంది మరియు చిత్రంలో చూపిన పైపెట్ యొక్క జెల్ కొనను ET ట్యూబ్ ద్వారా శ్వాసనాళంలోకి కావలసిన లోతు వరకు చొప్పించబడుతుంది.
LV-MP డోసింగ్ ప్రక్రియ తర్వాత ఒక వారం తర్వాత, జంతువులను 100% CO2 పీల్చడం ద్వారా మానవీయంగా చంపారు మరియు మా ప్రామాణిక X-gal చికిత్సను ఉపయోగించి LacZ వ్యక్తీకరణను అంచనా వేశారు. ఎండోట్రాషియల్ ట్యూబ్ ప్లేస్‌మెంట్ నుండి ఏదైనా యాంత్రిక నష్టం లేదా ద్రవ నిలుపుదల విశ్లేషణలో చేర్చబడలేదని నిర్ధారించుకోవడానికి మూడు కాడల్ మోస్ట్ కార్టిలాజినస్ రింగులు తొలగించబడ్డాయి. విశ్లేషణ కోసం రెండు భాగాలను సృష్టించడానికి ప్రతి శ్వాసనాళాన్ని రేఖాంశంగా కత్తిరించారు మరియు లూమినల్ ఉపరితలాన్ని దృశ్యమానం చేయడానికి మినుటియన్ సూది (ఫైన్ సైన్స్ టూల్స్) ఉపయోగించి వాటిని సిలికాన్ రబ్బరు (సిల్గార్డ్, డౌ ఇంక్) కలిగిన డిష్‌లో అమర్చారు. ట్రాన్స్‌డ్యూస్డ్ కణాల పంపిణీ మరియు నమూనాను డిజిలైట్ కెమెరా మరియు TCapture సాఫ్ట్‌వేర్ (టక్సెన్ ఫోటోనిక్స్, చైనా)తో నికాన్ మైక్రోస్కోప్ (SMZ1500) ఉపయోగించి ఫ్రంటల్ ఫోటోగ్రఫీ ద్వారా నిర్ధారించారు. చిత్రాలను 20x మాగ్నిఫికేషన్ వద్ద పొందారు (శ్వాసనాళం యొక్క పూర్తి వెడల్పుకు అత్యధిక సెట్టింగ్‌తో సహా), శ్వాసనాళం యొక్క మొత్తం పొడవు దశలవారీగా చిత్రీకరించబడింది, ప్రతి చిత్రం మధ్య తగినంత అతివ్యాప్తిని నిర్ధారిస్తుంది. "కుట్టు". ప్రతి శ్వాసనాళం నుండి చిత్రాలను ఇమేజ్ కాంపోజిట్ ఎడిటర్ v2.0.3 (మైక్రోసాఫ్ట్ రీసెర్చ్) ఉపయోగించి ప్లానార్ మోషన్ అల్గోరిథం ఉపయోగించి ఒకే మిశ్రమ చిత్రంగా సమీకరించారు. ప్రతి జంతువు నుండి శ్వాసనాళం యొక్క మిశ్రమ చిత్రాలలోని LacZ వ్యక్తీకరణ ప్రాంతాలను గతంలో వివరించిన విధంగా ఆటోమేటెడ్ MATLAB స్క్రిప్ట్ (R2020a, MathWorks) ఉపయోగించి లెక్కించారు, 0.35 < Hue < 0.58, సంతృప్తత > 0.15, మరియు విలువ < 0.7 సెట్టింగ్‌లను ఉపయోగించి. కణజాలం యొక్క ఆకృతులను గుర్తించడం ద్వారా, కణజాల ప్రాంతాన్ని గుర్తించడానికి మరియు శ్వాసనాళ కణజాలం వెలుపల నుండి ఏవైనా తప్పుడు గుర్తింపులను నిరోధించడానికి ప్రతి మిశ్రమ చిత్రం కోసం GIMP v2.10.24లో ఒక ముసుగును మాన్యువల్‌గా రూపొందించారు. ప్రతి జంతువు నుండి అన్ని మిశ్రమ చిత్రాల నుండి తడిసిన ప్రాంతాలను ఆ జంతువు కోసం మొత్తం తడిసిన ప్రాంతాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి సంగ్రహించబడింది. సాధారణీకరించిన ప్రాంతాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి తడిసిన ప్రాంతాన్ని మొత్తం ముసుగు ప్రాంతంతో విభజించారు.
ప్రతి శ్వాసనాళాన్ని పారాఫిన్‌లో పొందుపరిచారు మరియు 5 μm విభాగాలు కత్తిరించబడ్డాయి. విభాగాలను 5 నిమిషాల పాటు న్యూట్రల్ ఫాస్ట్ రెడ్‌తో కౌంటర్‌స్టెయిన్ చేశారు మరియు నికాన్ ఎక్లిప్స్ E400 మైక్రోస్కోప్, DS-Fi3 కెమెరా మరియు NIS ఎలిమెంట్ క్యాప్చర్ సాఫ్ట్‌వేర్ (వెర్షన్ 5.20.00) ఉపయోగించి చిత్రాలను పొందారు.
అన్ని గణాంక విశ్లేషణలు గ్రాప్‌ప్యాడ్ ప్రిజం v9 (గ్రాప్‌ప్యాడ్ సాఫ్ట్‌వేర్, ఇంక్.)లో నిర్వహించబడ్డాయి. గణాంక ప్రాముఖ్యత p ≤ 0.05 వద్ద సెట్ చేయబడింది. షాపిరో-విల్క్ పరీక్షను ఉపయోగించి సాధారణతను ధృవీకరించారు మరియు LacZ స్టెయినింగ్‌లో తేడాలను జత చేయని t-పరీక్షను ఉపయోగించి అంచనా వేశారు.
పట్టిక 1 లో వివరించిన ఆరు MP లను PCXI ఉపయోగించి పరిశీలించారు మరియు దృశ్యమానత పట్టిక 2 లో వివరించబడింది. రెండు పాలీస్టైరిన్ MP లు (MP1 మరియు MP2; వరుసగా 18 μm మరియు 0.25 μm) PCXI కింద కనిపించలేదు, కానీ మిగిలిన నమూనాలు గుర్తించదగినవి (ఉదాహరణలు చిత్రం 5 లో చూపబడ్డాయి).MP3 మరియు MP4 (వరుసగా 10-15% Fe3O4; 0.25 μm మరియు 0.9 μm) మసకగా కనిపిస్తాయి. పరీక్షించబడిన కొన్ని చిన్న కణాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, MP5 (98% Fe3O4; 0.25 μm) అత్యంత స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది. కాంబిమాగ్ ఉత్పత్తి MP6 ను గుర్తించడం కష్టం. అన్ని సందర్భాల్లో, అయస్కాంతాన్ని కేశనాళికకు సమాంతరంగా ముందుకు వెనుకకు అనువదించడం ద్వారా MP ని గుర్తించే మా సామర్థ్యం గణనీయంగా మెరుగుపడింది. అయస్కాంతాలు కేశనాళిక నుండి దూరంగా వెళ్ళినప్పుడు, కణాలు పొడవైన తీగలలో విస్తరించాయి, కానీ అయస్కాంతాలు దగ్గరగా వచ్చి అయస్కాంత క్షేత్ర బలం పెరిగేకొద్దీ, కణాలు కేశనాళిక పై ఉపరితలం వైపుకు వలస వెళ్ళడంతో కణ తీగలు కుదించబడ్డాయి (అనుబంధ వీడియో చూడండి. S1: MP4), ఉపరితలం యొక్క కణ సాంద్రతను పెంచుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, అయస్కాంతాన్ని కేశనాళిక నుండి తొలగించినప్పుడు, క్షేత్ర బలం తగ్గుతుంది మరియు MPలు కేశనాళిక ఎగువ ఉపరితలం నుండి విస్తరించి ఉన్న పొడవైన తీగలుగా పునర్వ్యవస్థీకరించబడతాయి (అనుబంధ వీడియో S2:MP4 చూడండి). అయస్కాంతం కదలడం ఆగిపోయిన తర్వాత, సమతౌల్య స్థితికి చేరుకున్న తర్వాత కణాలు కొద్దిసేపు కదులుతూనే ఉంటాయి. MP కేశనాళిక ఎగువ ఉపరితలం వైపు మరియు దూరంగా కదులుతున్నప్పుడు, అయస్కాంత కణాలు సాధారణంగా శిధిలాలను ద్రవం ద్వారా లాగుతాయి.
PCXI కింద MP యొక్క దృశ్యమానత నమూనాల మధ్య గణనీయంగా మారుతుంది. (a) MP3, (b) MP4, (c) MP5 మరియు (d) MP6. ఇక్కడ చూపబడిన అన్ని చిత్రాలు కేశనాళికకు నేరుగా 10 మిమీ పైన ఉన్న అయస్కాంతంతో తీయబడ్డాయి. కనిపించే పెద్ద వృత్తాలు కేశనాళికలలో చిక్కుకున్న గాలి బుడగలు, దశ కాంట్రాస్ట్ ఇమేజింగ్ యొక్క నలుపు మరియు తెలుపు అంచు లక్షణాలను స్పష్టంగా చూపుతాయి. ఎరుపు పెట్టెలో కాంట్రాస్ట్-పెంచే మాగ్నిఫికేషన్ ఉంటుంది. అన్ని బొమ్మలలో అయస్కాంత స్కీమాటిక్స్ యొక్క వ్యాసాలు స్కేల్ చేయకూడదు మరియు చూపిన దానికంటే సుమారు 100 రెట్లు పెద్దవిగా ఉన్నాయని గమనించండి.
అయస్కాంతం కేశనాళిక పైభాగంలో ఎడమ మరియు కుడికి అనువదించబడినప్పుడు, MP స్ట్రింగ్ యొక్క కోణం అయస్కాంతంతో సమలేఖనం చేయడానికి మారుతుంది (చిత్రం 6 చూడండి), తద్వారా అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలను వివరిస్తుంది. MP3-5 కొరకు, తీగ ఒక థ్రెషోల్డ్ కోణాన్ని చేరుకున్న తర్వాత, కణాలు కేశనాళిక యొక్క పై ఉపరితలం వెంట లాగబడతాయి. ఇది తరచుగా MPలు అయస్కాంత క్షేత్రం బలంగా ఉన్న ప్రదేశానికి దగ్గరగా పెద్ద సమూహాలలో సమూహంగా ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది (అనుబంధ వీడియో S3:MP5 చూడండి). కేశనాళిక చివర దగ్గరగా ఇమేజింగ్ చేసేటప్పుడు కూడా ఇది ప్రత్యేకంగా స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది, దీని వలన MPలు ద్రవం-గాలి ఇంటర్‌ఫేస్‌లో సమీకరించబడి కేంద్రీకరించబడతాయి. MP3-5 కంటే గుర్తించడం చాలా కష్టంగా ఉన్న MP6లోని కణాలు, అయస్కాంతం కేశనాళిక వెంట కదులుతున్నప్పుడు లాగబడలేదు, కానీ MP తీగలు విడదీయబడ్డాయి, కణాలను వీక్షణ క్షేత్రంలో వదిలివేస్తాయి (అనుబంధ వీడియో S4:MP6 చూడండి). కొన్ని సందర్భాల్లో, ఇమేజింగ్ స్థానం నుండి అయస్కాంతాన్ని పెద్ద దూరం తరలించడం ద్వారా వర్తించే అయస్కాంత క్షేత్రం తగ్గించబడినప్పుడు, మిగిలిన ఏవైనా MPలు స్ట్రింగ్‌లో ఉంటూనే గురుత్వాకర్షణ ద్వారా ట్యూబ్ దిగువ ఉపరితలానికి నెమ్మదిగా దిగుతాయి (అనుబంధ వీడియో S5: MP3 చూడండి).
అయస్కాంతం కేశనాళిక పైన కుడి వైపుకు అనువదించబడినప్పుడు MP స్ట్రింగ్ యొక్క కోణం మారుతుంది. (a) MP3, (b) MP4, (c) MP5 మరియు (d) MP6. ఎరుపు పెట్టెలో కాంట్రాస్ట్-పెంచే మాగ్నిఫికేషన్ ఉంటుంది. అనుబంధ వీడియోలు సమాచారంతో కూడుకున్నవని గమనించండి ఎందుకంటే అవి ఈ స్టాటిక్ చిత్రాలలో దృశ్యమానం చేయలేని ముఖ్యమైన కణ నిర్మాణం మరియు డైనమిక్ సమాచారాన్ని వెల్లడిస్తాయి.
మా పరీక్షలు అయస్కాంతాన్ని శ్వాసనాళం వెంట నెమ్మదిగా ముందుకు వెనుకకు కదిలించడం వల్ల సంక్లిష్ట కదలిక ఇన్ వివో సందర్భంలో MP యొక్క విజువలైజేషన్ సులభతరం అవుతుందని చూపించాయి. పాలీస్టైరిన్ పూసలు (MP1 మరియు MP2) కేశనాళికలో కనిపించనందున ఇన్ వివో పరీక్ష నిర్వహించబడలేదు. మిగిలిన నాలుగు MPలలో ప్రతి ఒక్కటి శ్వాసనాళం పైన నిలువుగా 30° కోణంలో అయస్కాంత పొడవైన అక్షంతో వివోలో పరీక్షించబడ్డాయి (చిత్రాలు 2b మరియు 3a చూడండి), దీని ఫలితంగా పొడవైన MP గొలుసులు ఏర్పడ్డాయి మరియు అయస్కాంత ఆకృతీకరణ ముగిసిన దానికంటే ఎక్కువ ప్రభావవంతంగా ఉన్నాయి. ఏదైనా సజీవ జంతువుల శ్వాసనాళంలో MP3, MP4 మరియు MP6 కనుగొనబడలేదు. జంతువులను మానవీయంగా చంపిన తర్వాత ఎలుక వాయుమార్గాలను చిత్రీకరించినప్పుడు, సిరంజి పంపును ఉపయోగించి అదనపు వాల్యూమ్‌ను జోడించినప్పుడు కూడా కణాలు కనిపించకుండానే ఉన్నాయి.MP5 అత్యధిక ఐరన్ ఆక్సైడ్ కంటెంట్‌ను కలిగి ఉంది మరియు కనిపించే ఏకైక కణం, అందువల్ల MP యొక్క ఇన్ వివో ప్రవర్తనను అంచనా వేయడానికి మరియు వర్గీకరించడానికి ఉపయోగించబడింది.
MP డెలివరీ సమయంలో అయస్కాంతాన్ని శ్వాసనాళంపై ఉంచడం వల్ల అనేక MPలు వీక్షణ క్షేత్రంలో కేంద్రీకృతమై ఉన్నాయి, కానీ అన్నీ కాదు. శ్వాసనాళంలోకి ప్రవేశించే కణాలు మానవీయంగా బలి ఇవ్వబడిన జంతువులలో ఉత్తమంగా గమనించబడతాయి. చిత్రం 7 మరియు అనుబంధ వీడియో S6: MP5 వెంట్రల్ ట్రాచియా ఉపరితలంపై కణాల వేగవంతమైన అయస్కాంత సంగ్రహణ మరియు అమరికను చూపిస్తుంది, MPలను శ్వాసనాళంలోని కావలసిన ప్రాంతాలకు మళ్ళించవచ్చని సూచిస్తుంది. MP డెలివరీ తర్వాత శ్వాసనాళం వెంట మరింత దూరం శోధించినప్పుడు, కొంతమంది MPలు కారినాకు దగ్గరగా కనుగొనబడ్డాయి, అయస్కాంత క్షేత్ర బలం అన్ని MPలను సేకరించడానికి మరియు నిలుపుకోవడానికి సరిపోదని సూచిస్తుంది, ఎందుకంటే అవి ద్రవ ప్రక్రియ సమయంలో గరిష్ట అయస్కాంత క్షేత్ర బలం ఉన్న ప్రాంతం ద్వారా పంపిణీ చేయబడ్డాయి. అయినప్పటికీ, ప్రసవానంతర MP సాంద్రతలు చిత్రించబడిన ప్రాంతం చుట్టూ ఎక్కువగా ఉన్నాయి, అనేక MPలు వర్తించే అయస్కాంత క్షేత్ర బలం ఎక్కువగా ఉన్న వాయుమార్గ ప్రాంతాలలోనే ఉన్నాయని సూచిస్తున్నాయి.
ఇటీవల అనాయాసంగా మార్చబడిన ఎలుక యొక్క శ్వాసనాళంలోకి MP5 డెలివరీకి ముందు మరియు (b) తర్వాత (a) నుండి చిత్రాలు, అయస్కాంతం ఇమేజింగ్ ప్రాంతానికి నేరుగా పైన ఉంచబడింది. చిత్రించబడిన ప్రాంతం రెండు మృదులాస్థి వలయాల మధ్య ఉంది. MP డెలివరీకి ముందు, వాయుమార్గంలో కొంత ద్రవం ఉంటుంది. ఎరుపు పెట్టెలో కాంట్రాస్ట్-పెంచే మాగ్నిఫికేషన్ ఉంటుంది. ఈ చిత్రాలు సప్లిమెంటరీ వీడియో S6:MP5లో చూపిన వీడియో నుండి.
అయస్కాంతాన్ని శ్వాసనాళం వెంట ఇన్ వివోలోకి అనువదించడం వల్ల MP గొలుసు కేశనాళికలలో కనిపించే విధంగా వాయుమార్గ ఉపరితలం లోపల కోణాన్ని మార్చింది (మూర్తి 8 మరియు అనుబంధ వీడియో S7:MP5 చూడండి). అయితే, మా అధ్యయనంలో, MPలను జీవన వాయుమార్గం యొక్క ఉపరితలం వెంట కేశనాళికలతో లాగగలిగే విధంగా లాగలేము. కొన్ని సందర్భాల్లో, అయస్కాంతం ఎడమ మరియు కుడి వైపుకు కదులుతున్నప్పుడు MP గొలుసు పొడవుగా మారుతుంది. ఆసక్తికరంగా, అయస్కాంతాన్ని శ్వాసనాళం వెంట రేఖాంశంగా కదిలించినప్పుడు కణ తీగ ఉపరితల ద్రవ పొర యొక్క లోతును మారుస్తుందని మరియు అయస్కాంతాన్ని నేరుగా తలపైకి కదిలించినప్పుడు మరియు కణ తీగను నిలువు స్థానానికి తిప్పినప్పుడు విస్తరిస్తుందని కూడా మేము కనుగొన్నాము (అనుబంధ వీడియో S7 చూడండి). : MP5 at 0:09, దిగువ కుడివైపు). అయస్కాంతం శ్వాసనాళం పైభాగంలో పార్శ్వంగా (అంటే, శ్వాసనాళం పొడవునా కాకుండా జంతువు యొక్క ఎడమ లేదా కుడి వైపుకు) అనువదించబడినప్పుడు చలన లక్షణ నమూనా మారిపోయింది. కణాలు కదులుతున్నప్పుడు కూడా స్పష్టంగా కనిపించాయి, కానీ అయస్కాంతం శ్వాసనాళం నుండి తొలగించబడినప్పుడు, కణ తీగల చిట్కాలు కనిపించాయి (0:08 నుండి ప్రారంభమయ్యే అనుబంధ వీడియో S8:MP5 చూడండి). ఇది గాజు కేశనాళికలో అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రం కింద మనం గమనించిన MP ప్రవర్తనకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.
సజీవంగా అనస్థీషియా చేయబడిన ఎలుక యొక్క శ్వాసనాళంలో MP5ని చూపించే ఉదాహరణ చిత్రాలు.(a) అయస్కాంతం శ్వాసనాళం పైన మరియు ఎడమ వైపున ఉన్న చిత్రాలను పొందేందుకు ఉపయోగించబడుతుంది, ఆపై (b) అయస్కాంతాన్ని కుడి వైపుకు తరలించిన తర్వాత. ఎరుపు పెట్టెలో కాంట్రాస్ట్-పెంచే మాగ్నిఫికేషన్ ఉంటుంది.ఈ చిత్రాలు సప్లిమెంటరీ వీడియో S7:MP5లో చూపిన వీడియో నుండి తీసుకోబడ్డాయి.
రెండు ధ్రువాలను శ్వాసనాళం పైన మరియు క్రింద ఉత్తర-దక్షిణ దిశలో కాన్ఫిగర్ చేసినప్పుడు (అంటే ఆకర్షించడం; Fig. 3b), MP తీగలు పొడవుగా కనిపించాయి మరియు డోర్సల్ ట్రాచల్ ఉపరితలంపై కాకుండా శ్వాసనాళం యొక్క సైడ్‌వాల్‌పై ఉన్నాయి (సప్లిమెంటరీ వీడియో S9:MP5 చూడండి). అయితే, ద్వంద్వ-అయస్కాంత పరికరాన్ని ఉపయోగించినప్పుడు ద్రవ డెలివరీ తర్వాత ఒకే ప్రదేశంలో (అంటే, శ్వాసనాళం యొక్క డోర్సల్ ఉపరితలం) అధిక సాంద్రత కలిగిన కణాలు కనుగొనబడలేదు, ఇది సాధారణంగా ఒకే-అయస్కాంత పరికరాన్ని ఉపయోగించినప్పుడు సంభవిస్తుంది. అప్పుడు ఒక అయస్కాంతం ధ్రవాలను తిప్పికొట్టడానికి కాన్ఫిగర్ చేయబడినప్పుడు (Fig. 3c), డెలివరీ తర్వాత వీక్షణ క్షేత్రంలో కనిపించే కణాల సంఖ్య పెరగడం కనిపించలేదు. అయస్కాంతాలను వరుసగా లాగడం లేదా నెట్టడం వంటి అధిక అయస్కాంత క్షేత్ర బలాల కారణంగా ద్వంద్వ-అయస్కాంత ఆకృతీకరణల సెటప్ సవాలుగా ఉంది. ఈ సెటప్ వాయుమార్గానికి సమాంతరంగా ఒకే అయస్కాంతంగా మార్చబడింది కానీ 90 డిగ్రీల వద్ద వాయుమార్గం గుండా వెళుతుంది, తద్వారా ఫీల్డ్ లైన్లు శ్వాసనాళ గోడను లంబగోనల్‌గా దాటుతాయి (Fig. 3d), పక్క గోడపై కణ సముదాయం ఉందో లేదో తెలుసుకోవడానికి రూపొందించబడింది. గమనించవచ్చు. అయితే, ఈ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, MP సంచితం లేదా అయస్కాంత కదలిక యొక్క గుర్తించదగిన కదలిక లేదు. ఈ ఫలితాలన్నింటి ఆధారంగా, ఇన్ వివో జన్యు వాహక అధ్యయనాల కోసం ఒకే-అయస్కాంతం, 30-డిగ్రీల ఓరియంటేషన్ కాన్ఫిగరేషన్ (మూర్తి 3a) ఎంపిక చేయబడింది.
మానవీయంగా చంపిన వెంటనే జంతువును పదేపదే చిత్రీకరించినప్పుడు, గందరగోళ కణజాల కదలిక లేకపోవడం వల్ల స్పష్టమైన ఇంటర్‌కాండ్రల్ క్షేత్రంలో సూక్ష్మమైన మరియు చిన్న కణ రేఖలను గుర్తించవచ్చు, అయస్కాంతం యొక్క అనువాద చలనానికి అనుగుణంగా "చలించే". అయినప్పటికీ, ఇప్పటికీ MP6 కణాల ఉనికి మరియు చలనాన్ని స్పష్టంగా చూడలేము.
LV-LacZ టైటర్ 1.8 × 108 TU/ml, మరియు 1:1 కాంబిమాగ్ MP (MP6) తో కలిపిన తర్వాత, జంతువులు 9 × 107 TU/ml LV వాహనం (అంటే 4.5 × 106 TU/rat) యొక్క 50 μl ట్రాచల్ మోతాదును పొందాయి. ). ఈ అధ్యయనాలలో, ప్రసవ సమయంలో అయస్కాంతాన్ని అనువదించడానికి బదులుగా, అయస్కాంత క్షేత్రం లేనప్పుడు వెక్టర్ డెలివరీతో పోలిస్తే LV ట్రాన్స్‌డక్షన్ (a) మెరుగుపరచబడుతుందా లేదా అని నిర్ణయించడానికి మేము అయస్కాంతాన్ని ఒక స్థానంలో స్థిరపరిచాము మరియు (b) కేంద్రీకరించబడవచ్చా ఎయిర్‌వే కణాలు ఎగువ వాయుమార్గం యొక్క అయస్కాంత లక్ష్య ప్రాంతాలకు ప్రసారం చేయబడతాయి.
మా ప్రామాణిక LV వెక్టర్ డెలివరీ ప్రోటోకాల్ లాగానే, అయస్కాంతాల ఉనికి మరియు LV వెక్టర్‌లతో కలిపి కాంబిమాగ్ వాడకం జంతువుల ఆరోగ్యంపై ప్రతికూల ప్రభావాలను చూపలేదు. యాంత్రిక కలత (సప్లిమెంటరీ ఫిగ్. 1) కు గురైన శ్వాసనాళ ప్రాంతం యొక్క ఫ్రంట్ చిత్రాలు అయస్కాంతం ఉన్నప్పుడు LV-MP తో చికిత్స పొందిన జంతువుల సమూహంలో గణనీయంగా ఎక్కువ స్థాయి ట్రాన్స్‌డక్షన్ ఉందని సూచించాయి (Fig. 9a). నియంత్రణ సమూహంలో కొద్ది మొత్తంలో నీలిరంగు LacZ స్టెయినింగ్ మాత్రమే ఉంది (Fig. 9b). సాధారణీకరించిన X-Gal స్టెయిన్డ్ ప్రాంతాల పరిమాణీకరణ అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో LV-MP యొక్క పరిపాలన సుమారు 6 రెట్లు మెరుగుదలను ఉత్పత్తి చేసిందని చూపించింది (Fig. 9c).
అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో LV-MP (a) ద్వారా మరియు అయస్కాంతం లేనప్పుడు (b) ద్వారా ట్రాచల్ ట్రాన్స్‌డక్షన్‌ను చూపించే మిశ్రమ చిత్రాల ఉదాహరణ. (c) అయస్కాంతాన్ని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు ట్రాచాలో సాధారణీకరించబడిన LacZ ట్రాన్స్‌డక్షన్ ప్రాంతంలో గణాంకపరంగా గణనీయమైన మెరుగుదల (*p = 0.029, t-పరీక్ష, n = 3 ప్రతి సమూహం, సగటు ± SEM).
తటస్థ వేగవంతమైన ఎరుపు-రంగు విభాగాలు (ఉదాహరణ అనుబంధ చిత్రం 2 లో చూపబడింది) గతంలో నివేదించిన మాదిరిగానే LacZ-రంగు కణాలను ఒకే నమూనా మరియు ప్రదేశంలో చూపించాయి.
వాయుమార్గ జన్యు చికిత్సకు ఒక ముఖ్యమైన సవాలు ఏమిటంటే, క్యారియర్ కణాలను ఆసక్తి ఉన్న ప్రాంతాలకు ఖచ్చితమైన స్థానికీకరణ చేయడం మరియు వాయుప్రసరణ మరియు క్రియాశీల శ్లేష్మ క్లియరెన్స్ సమక్షంలో కదిలే ఊపిరితిత్తులలో అధిక స్థాయి ట్రాన్స్‌డక్షన్ సామర్థ్యాన్ని సాధించడం. CF వాయుమార్గ వ్యాధికి చికిత్స చేయడానికి రూపొందించబడిన LV క్యారియర్‌లకు, వాహక వాయుమార్గాలలో క్యారియర్ కణాల నివాస సమయాన్ని పెంచడం ఇప్పటివరకు అంతుచిక్కని లక్ష్యం. కాస్టెల్లాని మరియు ఇతరులు ఎత్తి చూపినట్లుగా, ట్రాన్స్‌డక్షన్‌ను మెరుగుపరచడానికి అయస్కాంత క్షేత్రాలను ఉపయోగించడం ఎలక్ట్రోపోరేషన్ వంటి ఇతర జన్యు డెలివరీ పద్ధతులతో పోలిస్తే ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, ఎందుకంటే ఇది సరళత, ఖర్చు-ప్రభావం, డెలివరీ స్థానికీకరణ, పెరిగిన సామర్థ్యం మరియు తక్కువ పొదిగే సమయాలు మరియు బహుశా చిన్న క్యారియర్ మోతాదును మిళితం చేస్తుంది. అయితే, బాహ్య అయస్కాంత శక్తుల ప్రభావంతో వాయుమార్గాలలో అయస్కాంత కణాల ఇన్ వివో నిక్షేపణ మరియు ప్రవర్తన ఎప్పుడూ వివరించబడలేదు, లేదా చెక్కుచెదరకుండా జీవించే వాయుమార్గాలలో జన్యు వ్యక్తీకరణ స్థాయిలను పెంచడానికి ఈ పద్ధతి యొక్క సాధ్యాసాధ్యాలను వివోలో ప్రదర్శించలేదు.
మా ఇన్ విట్రో సింక్రోట్రోన్ PCXI ప్రయోగాలు, పాలీస్టైరిన్ MP మినహా, మేము పరీక్షించిన అన్ని కణాలు మేము ఉపయోగించిన ఇమేజింగ్ సెటప్‌లో కనిపిస్తున్నాయని చూపించాయి. అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో, MPలు తీగలను ఏర్పరుస్తాయి, దీని పొడవు కణ రకం మరియు అయస్కాంత క్షేత్ర బలానికి (అంటే అయస్కాంతం యొక్క సామీప్యత మరియు కదలిక) సంబంధించినది. చిత్రం 10లో చూపినట్లుగా, మనం గమనించిన తీగలు ప్రతి ఒక్క కణం అయస్కాంతీకరించబడి దాని స్వంత స్థానిక అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ప్రేరేపించడం వల్ల ఏర్పడతాయి. ఈ ప్రత్యేక క్షేత్రాలు ఇతర కణాల స్థానిక ఆకర్షణీయమైన మరియు వికర్షక శక్తుల నుండి స్థానిక శక్తుల కారణంగా సమూహ తీగ లాంటి కదలికలతో ఇతర సారూప్య కణాలను సమీకరించి కనెక్ట్ చేయడానికి కారణమవుతాయి.
ద్రవంతో నిండిన కేశనాళికల లోపల (a,b) మరియు గాలితో నిండిన ట్రాచియా (c,d) ఉత్పత్తి చేయబడిన కణ తంతువులను స్కీమాటిక్ చూపిస్తుంది. కేశనాళికలు మరియు ట్రాచియా స్కేల్‌కు డ్రా చేయబడలేదని గమనించండి. ప్యానెల్ (a) MP యొక్క వివరణను కూడా కలిగి ఉంది, ఇందులో తీగలలో అమర్చబడిన Fe3O4 కణాలు ఉంటాయి.
అయస్కాంతాన్ని కేశనాళిక పైన కదిలించినప్పుడు, కణ తీగ యొక్క కోణం Fe3O4 కలిగిన MP3-5 కోసం కీలకమైన థ్రెషోల్డ్‌కు చేరుకుంది, ఆ తర్వాత కణ తీగ అసలు స్థానంలో ఉండలేదు, కానీ ఉపరితలం వెంట కొత్త స్థానానికి కదిలింది. అయస్కాంతం. గాజు కేశనాళిక ఉపరితలం ఈ కదలికను అనుమతించేంత మృదువైనది కాబట్టి ఈ ప్రభావం సంభవించే అవకాశం ఉంది. ఆసక్తికరంగా, MP6 (కాంబిమాగ్) ఈ విధంగా ప్రవర్తించలేదు, బహుశా కణాలు చిన్నవిగా ఉండటం, వేర్వేరు పూతలు లేదా ఉపరితల ఛార్జీలు కలిగి ఉండటం లేదా యాజమాన్య క్యారియర్ ద్రవం వాటి కదలిక సామర్థ్యాన్ని ప్రభావితం చేయడం వల్ల కావచ్చు.కాంబిమాగ్ కణాల చిత్ర వ్యత్యాసం కూడా బలహీనంగా ఉంది, ఇది ద్రవం మరియు కణాలు సారూప్య సాంద్రతలను కలిగి ఉండవచ్చని మరియు అందువల్ల ఒకదానికొకటి సులభంగా కదలలేవని సూచిస్తుంది.అయస్కాంతం చాలా వేగంగా కదులుతుంటే కణాలు కూడా చిక్కుకుపోవచ్చు, అయస్కాంత క్షేత్ర బలం ఎల్లప్పుడూ ద్రవంలోని కణాల మధ్య ఘర్షణను అధిగమించలేమని సూచిస్తుంది, బహుశా అయస్కాంత క్షేత్ర బలం మరియు అయస్కాంతం మరియు లక్ష్య ప్రాంతం మధ్య దూరం చాలా ముఖ్యమైనవి కావడం ఆశ్చర్యం కలిగించదని సూచిస్తుంది.కలిసి తీసుకుంటే, ఈ ఫలితాలు అయస్కాంతాలు లక్ష్య ప్రాంతం గుండా ప్రవహించే అనేక MPలను సంగ్రహించగలిగినప్పటికీ, అది అసంభవం అని కూడా సూచిస్తున్నాయి. ట్రాకియా ఉపరితలం వెంట కాంబిమాగ్ కణాలను తరలించడానికి అయస్కాంతాలు ఆధారపడతాయని మేము నిర్ధారించాము. అందువల్ల, వివోలో LV-MP అధ్యయనాలు వాయుమార్గ చెట్టు యొక్క నిర్దిష్ట ప్రాంతాలను భౌతికంగా లక్ష్యంగా చేసుకోవడానికి స్టాటిక్ అయస్కాంత క్షేత్రాలను ఉపయోగించాలని మేము నిర్ధారించాము.
కణాలను శరీరంలోకి పంపినప్పుడు, సంక్లిష్టమైన కదిలే శరీర కణజాలం సందర్భంలో వాటిని గుర్తించడం కష్టం, కానీ అయస్కాంతాన్ని శ్వాసనాళం పైన అడ్డంగా అనువదించడం ద్వారా MP తీగలను "కదిలించడం" ద్వారా వాటిని గుర్తించే సామర్థ్యం మెరుగుపడింది. ప్రత్యక్ష ఇమేజింగ్ సాధ్యమే అయినప్పటికీ, జంతువును మానవీయంగా చంపిన తర్వాత కణ కదలికను గుర్తించడం సులభం. అయస్కాంతం ఇమేజింగ్ ప్రాంతం పైన ఉంచినప్పుడు ఈ ప్రదేశంలో MP సాంద్రతలు సాధారణంగా అత్యధికంగా ఉంటాయి, అయితే కొన్ని కణాలు సాధారణంగా శ్వాసనాళం వెంట మరింతగా కనుగొనబడ్డాయి. ఇన్ విట్రో అధ్యయనాలకు విరుద్ధంగా, అయస్కాంతాన్ని అనువదించడం ద్వారా కణాలను శ్వాసనాళం వెంట లాగలేము. శ్వాసనాళం యొక్క ఉపరితలంపై పూత పూసే శ్లేష్మం సాధారణంగా పీల్చే కణాలను ఎలా ప్రాసెస్ చేస్తుందో, వాటిని శ్లేష్మంలో బంధించి, తరువాత మ్యూకోసిలియరీ క్లియరెన్స్ మెకానిజం ద్వారా క్లియర్ చేయబడుతుందో ఈ అన్వేషణ స్థిరంగా ఉంటుంది.
ట్రాచియా పైన మరియు క్రింద ఆకర్షణ కోసం అయస్కాంతాలను ఉపయోగించడం వల్ల ఒక బిందువు వద్ద ఎక్కువగా కేంద్రీకృతమై ఉండే అయస్కాంత క్షేత్రం కంటే మరింత ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడవచ్చని మేము ఊహించాము (Fig. 3b), ఇది కణాల మరింత ఏకరీతి పంపిణీకి దారితీయవచ్చు. అయితే, మా ప్రాథమిక అధ్యయనం ఈ పరికల్పనకు మద్దతు ఇవ్వడానికి స్పష్టమైన ఆధారాలను కనుగొనలేదు. అదేవిధంగా, తిప్పికొట్టడానికి ఒక జత అయస్కాంతాలను కాన్ఫిగర్ చేయడం (Fig. 3c) చిత్రించబడిన ప్రాంతంలో ఎక్కువ కణ నిక్షేపణకు దారితీయలేదు. ఈ రెండు పరిశోధనలు ద్వంద్వ-అయస్కాంత సెటప్ MP లక్ష్యం యొక్క స్థానిక నియంత్రణను గణనీయంగా మెరుగుపరచదని మరియు ఫలితంగా బలమైన అయస్కాంత శక్తులను కాన్ఫిగర్ చేయడం కష్టమని, ఈ విధానాన్ని తక్కువ ఆచరణాత్మకంగా మారుస్తుందని చూపిస్తున్నాయి. అదేవిధంగా, పైన మరియు ట్రాచియా ద్వారా అయస్కాంతాన్ని ఓరియంట్ చేయడం (Fig. 3d) కూడా చిత్రించబడిన ప్రాంతంలో నిలుపుకున్న కణాల సంఖ్యను పెంచలేదు. ఈ ప్రత్యామ్నాయ కాన్ఫిగరేషన్‌లలో కొన్ని విజయవంతం కాకపోవచ్చు ఎందుకంటే అవి నిక్షేపణ ప్రాంతంలో తక్కువ అయస్కాంత క్షేత్ర బలాలకు దారితీస్తాయి. అందువల్ల, ఒకే 30-డిగ్రీల కోణ అయస్కాంత కాన్ఫిగరేషన్ (Fig. 3a) ఇన్ వివో టెస్టింగ్ కోసం సులభమైన మరియు అత్యంత సమర్థవంతమైన పద్ధతిగా పరిగణించబడుతుంది.
LV-MP అధ్యయనం ప్రకారం, LV వెక్టర్‌లను కాంబిమాగ్‌తో కలిపి, అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో భౌతిక కదలిక తర్వాత పంపిణీ చేసినప్పుడు, నియంత్రణలతో పోలిస్తే శ్వాసనాళంలో ట్రాన్స్‌డక్షన్ స్థాయిలు గణనీయంగా పెరిగాయి. సింక్రోట్రోన్ ఇమేజింగ్ అధ్యయనాలు మరియు LacZ ఫలితాల ఆధారంగా, అయస్కాంత క్షేత్రం శ్వాసనాళంలో LVని సంరక్షించగలిగింది మరియు ఊపిరితిత్తులలోకి వెంటనే లోతుగా చొచ్చుకుపోయే వెక్టర్ కణాల సంఖ్యను తగ్గించగలిగింది. ఇటువంటి లక్ష్య మెరుగుదలలు డెలివరీ చేయబడిన టైటర్‌లను తగ్గించడంతో పాటు అధిక సామర్థ్యానికి దారితీయవచ్చు, లక్ష్యం నుండి దూరంగా ట్రాన్స్‌డక్షన్, ఇన్ఫ్లమేటరీ మరియు రోగనిరోధక దుష్ప్రభావాలు మరియు జన్యు వాహక ఖర్చులు. ముఖ్యంగా, తయారీదారు ప్రకారం, కాంబిమాగ్‌ను ఇతర జన్యు బదిలీ పద్ధతులతో కలిపి ఉపయోగించవచ్చు, వీటిలో ఇతర వైరల్ వెక్టర్‌లు (AAV వంటివి) మరియు న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు ఉంటాయి.