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Method Article
蚯蚓是一种用于脉管系统研究的新型无脊椎动物体内台式模型。我们介绍了允许高效手术和显微注射到蚯蚓脉管系统的技术和设备。描述了手术方案、显微注射技术和生产定制微量移液器的程序。
尽管脊椎动物对于生物医学研究是必不可少的,但研究往往受到成本、冗长的内部审查和伦理考虑等因素的限制。我们将蚯蚓作为一种替代的、低成本的无脊椎动物,适用于某些初步的脉管系统研究。由于蚯蚓的背血管、腹血管和五对假心的手术可用性,蚯蚓很容易接近,维护成本低,并且只需要小剂量的给定化合物。蚯蚓模型提供了一个简单的封闭血管循环系统,其血红蛋白结构类似于人类血液。提供了麻醉蚯蚓和进行手术切口以暴露相关血管的方案。用于化合物给药的微量移液器是通过用移液管拉拔器加热和拉动玻璃,并使用斜面系统形成微米级细针尖而形成的。然后将吸头与微定位器和显微注射器一起使用,以可重复的方式将任意化合物注射到蚯蚓的血管系统中,并提供大样本量和小化合物体积。提供了有关注射程序复杂性的详细信息。蚯蚓的小血管尺寸具有挑战性,尤其是在腹侧血管的情况下;然而,对所介绍技术的掌握提供了一种低成本的解决方案,具有很高的可重复性,使非常大的样本量的研究变得实用。
蚯蚓已被用作先前科学应用的重要生物指示剂和生物测定法 1,2,3,4,5,6;它是评估陆地环境中有害和有毒废物的生物风险以进行原位和生物积累研究的理想生物体,例如土壤中的杀虫剂(杀虫剂)和不良的生态毒理学影响 7,8,9,10。此外,由于生物勘探,蚯蚓是纤溶、抗凝、抗微生物和抗癌分子的替代来源11,12;以至于 1991 年一个团队从蚯蚓皮肤中提取和纯化了 lumbricine 并放置在 SHN 小鼠的乳腺肿瘤上,这导致了肿瘤生长抑制13。蚯蚓也是一种具有教育意义的动物模型,因为它可以用来让学生接触手术和了解标本的解剖结构;从研究血液循环到电生理学14,15。
在我们自己的研究中,我们检查了活蚯蚓的血管对高强度超声的反应18。我们发现蠕虫的血管破裂发生在类似于我们在人类微血管破裂损伤中相关的条件下。我们正在进行的工作包括将微气泡注射到蚯蚓脉管系统中。微泡由脂质、白蛋白或聚合物外壳包裹的重气体组成,这些试剂可用作图像造影剂以及靶向药物递送的载体。
这种新颖的方案与任何受益于静脉内 (IV) 注射可以利用蚯蚓天然生物指标的化合物的研究相关。该方法基于将 IV 显微注射到几个可能的入口点之一,包括蚯蚓的五对假心、背血管和腹血管中的任何一个。该程序包括一个精心设计的手术切口以暴露血管,然后进行微定位器控制的注射。这是使用专为蚯蚓血管显微注射构建的定制微量移液器实现的。这些微量移液器可精确定位直径小至 90 μm 的腹侧血管。
该方案旨在改进早期的微量移液技术,包括 1948 年提取蚯蚓血液和尿液的研究16。如图 S1 所示,这种提取的设置可能很困难,并且正如作者所说,可能需要长达一个小时或更长时间。1970 年开发了一种类似的方法,但作者在向蚯蚓17 的巨大纤维中注射液体时遇到了多个断头。在下面描述的本方法中,血液的提取是几秒钟到几分钟的事情,并且与化合物的注射和蚯蚓液的提取有关。在这种特定情况下,我们注射了造影剂、微泡。
1. 微量移液器准备:拉玻璃和斜面尖端
2. 使用斜面尖端进行显微注射器校准
3. 蚯蚓手术准备,以揭示感兴趣的特定蚯蚓脉管系统
4. 化合物给药到蚯蚓脉管系统
以下代表性结果基于一组特定参数,其中包括用于拉动玻璃移液器的设置、由给定斜面角度形成的移液器开口尺寸以及显微注射的压力和时间。 在图 1 中,显示了一个流程示意图,表示从开始到结束的过程。
根据所选的移液器拉拔器参数,以下尖端将从拉动中出现(图 2)。值得注意的是,RAMP 值可能会?...
当蚯蚓在 10% 乙醇中时,特别是如果蚯蚓年龄较大,暴露时间超过 30 分钟可能会产生不良影响;肠道会开始恶化,当蚯蚓通过手术打开时,它的内肠会展开。因此,鼓励使用年轻到中年的蚯蚓。在切开蚯蚓皮肤的过程中,必须不要进行完全的剪刀式切割,这意味着研究人员必须只剪掉一半并继续向前推动剪刀,直到到达终点。固定蚯蚓时,注意不要拉长蚯蚓或拉得太用力?...
作者没有什么可披露的。
这项工作由 NSF-FDA 常驻学者奖学金 (NSF-FDA SIR, #1641221)、美国食品和药物管理局办公室首席科学家挑战补助金 (FDA OCS)、美国国家科学基金会综合研究生教育和研究实习生 (NSF IGERT, #1144646) 资助,并得到美国食品和药物管理局 (FDA) 科学与工程实验室办公室 (OSEL) 的支持。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3M Vetbond Tissue Adhesive | 3M Vetbond | 084-1469SB | 3mL bottle vet adhesive - liquid band-aide |
40x Stereo Microscope | Sutter Instrument Co. | BV-10-D | Not needed, can add on other scopes |
500 Large Worms | Windsor Wholesale Bait | 500 Large | |
Beveler pedestal oil | Sutter Instrument Co. | 008 | |
Blades | Ted Pella, Inc | 121-2 | |
Borosilicate Glass with Filament | Sutter Instrument Co. | BF150-86-10 | |
Camera | AmScope | MU500 | |
Camera | AmScope | MU1803-CK | 8MP USB3.0 Microscope Digital Camera |
Electrode Impedance Meter | Sutter Instrument Co. | BV-10-C | |
Ethanol | Sigma Aldrich | E7023-1L | Pure ethanol |
Filament | Sutter Instrument Co. | FT315B | trough filament |
Grinding Plate | Sutter Instrument Co. | 104D | Fine Plate |
Hospital Grade Saline | Baxter Healthcare Corporation | 2F7124 | 0.9% Sodium Chloride Irrigation |
Joystick Micromanipulator | Narishige | MN-151 | |
KimWipes Kimtech Science | Kimberly-Clark Professional | 34155 | |
Leafgro | LeafGro | 589252 | 1.5-cu. ft. |
Metal Hub Needle | Hamilton | 91024 | Luer Lock Metal Needle |
Micro Vessel Clips | WPI | 501779-G | |
Microinjector | TriTech Research | MINJ-D | |
Micropiette Puller Model P-97 | Sutter Instrument Co. | P-97 | |
Micropipette Beveler | Sutter Instrument Co. | BV-10-B | |
Microscope | AmScope | SM-8TPW2-144S | 3.5X-225X Simul-Focal Articulating Microcope |
Needle Holder | TriTech Research | MINJ-4 | |
NeverWet | Rust-Oleum | NeverWet | |
Pyrex Glass | Corning | 08747A | Fisher Manufacturer |
Stainless Micro-Ruler | Ted Pella, Inc | 13635 | Micro-Ruler mounted on a Handle, 10mm scale, with lines at 0.01mm intervals |
Surgical Grips | Ted Pella, Inc | 53073 | Forceps, Hemostat |
Surgical scissors | Ted Pella, Inc | 1320 | Fine Iris Scissors, Straight |
U.S.P. Mineral Oil Lubricant Laxative | Swan | Mineral Oil |
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