यह विधि सेल निलंबन समाधान के कारण सेल इंजेक्शन के दौरान किसी भी बड़े आक्रमण को समाप्त करती है।
कोशिकाओं को सीधे ऊतकों में इंजेक्ट करना सेल प्रशासन और / या प्रतिस्थापन चिकित्सा में एक आवश्यक प्रक्रिया है। कोशिका इंजेक्शन को कोशिकाओं को ऊतक में प्रवेश करने की अनुमति देने के लिए पर्याप्त मात्रा में निलंबन समाधान की आवश्यकता होती है। निलंबन समाधान की मात्रा ऊतक को प्रभावित करती है, और इससे सेल इंजेक्शन के परिणामस्वरूप बड़ी आक्रामक चोट लग सकती है। यह पेपर एक नई सेल इंजेक्शन विधि पर रिपोर्ट करता है, जिसे धीमा इंजेक्शन कहा जाता है, जिसका उद्देश्य इस चोट से बचना है। हालांकि, सुई की नोक से कोशिकाओं को बाहर धकेलने के लिए न्यूटन के कतरनी बल के नियम के अनुसार पर्याप्त रूप से उच्च इंजेक्शन गति की आवश्यकता होती है। उपरोक्त विरोधाभास को हल करने के लिए, एक गैर-न्यूटोनियन द्रव, जैसे जिलेटिन समाधान, इस काम में सेल निलंबन समाधान के रूप में उपयोग किया गया था। जिलेटिन समाधान में तापमान संवेदनशीलता होती है, क्योंकि उनका रूप लगभग 20 डिग्री सेल्सियस पर जेल से सोल में बदल जाता है। इसलिए, जेल के रूप में सेल निलंबन समाधान को बनाए रखने के लिए, सिरिंज को इस प्रोटोकॉल में ठंडा रखा गया था; हालांकि, एक बार जब घोल को शरीर में इंजेक्ट किया गया, तो शरीर का तापमान इसे सोल में परिवर्तित कर दिया। अंतरालीय ऊतक द्रव प्रवाह अतिरिक्त समाधान को अवशोषित कर सकता है। इस काम में, धीमी इंजेक्शन तकनीक ने कार्डियोमायोसाइट्स गेंदों को मेजबान मायोकार्डियम में प्रवेश करने और आसपास के फाइब्रोसिस के बिना एनग्राफ्ट करने की अनुमति दी। इस अध्ययन ने वयस्क चूहे के दिल में मायोकार्डियल रोधगलन के एक दूरस्थ क्षेत्र में शुद्ध और बॉल-गठित नवजात चूहा कार्डियोमायोसाइट्स को इंजेक्ट करने के लिए एक धीमी इंजेक्शन विधि का उपयोग किया। इंजेक्शन के 2 महीने बाद, प्रत्यारोपित समूहों के दिल ने सिकुड़ा हुआ कार्य में काफी सुधार दिखाया। इसके अलावा, धीमी गति से इंजेक्शन वाले दिल के हिस्टोलॉजिकल विश्लेषण ने गैप जंक्शन कनेक्शन वाले इंटरकैलेटेड डिस्क के माध्यम से मेजबान और ग्राफ्ट कार्डियोमायोसाइट्स के बीच सहज कनेक्शन का खुलासा किया। यह विधि अगली पीढ़ी के सेल थेरेपी में योगदान कर सकती है, विशेष रूप से कार्डियक पुनर्योजी चिकित्सा में।
सेल प्रशासन और प्रतिस्थापन भारी क्षतिग्रस्त अंगों के लिए नई चिकित्सीय रणनीतियों का वादा कर रहे हैं। इन नवीन चिकित्सीय रणनीतियों के बीच, कार्डियक पुनर्योजी चिकित्सा ने काफी ध्यान आकर्षित किया है। हालांकि, चोटों के कारण होने वाली सूजन कई अंगों में निशान गठन की मध्यस्थता करती है 1,2,3,4. मानव हृदय में लगभग 1010 कार्डियोमायोसाइट्स होते हैं; इसलिए, सैद्धांतिक रूप से5,6, इसे 109 से अधिक कार्डियोमायोसाइट्स के साथ इलाज किया जाना चाहिए। पारंपरिक इंजेक्शन विधियों के माध्यम से बड़ी संख्या में कार्डियोमायोसाइट्स को प्रशासित करने से महत्वपूर्णऊतक चोटें हो सकती हैं। यह विधि न्यूनतम ऊतक आक्रमण के साथ एक नई सेल इंजेक्शन विधि प्रदान करती है।
अंग पैरेन्काइमा में कोशिका प्रशासन के लिए इंजेक्शन (ओं) की आवश्यकता होती है। हालांकि, एक विसंगति मौजूद है कि इंजेक्शन स्वयं ऊतक की चोट का कारण बन सकता है। ऊतक की चोट अंगों और ऊतकों में स्थानीय सूजन और लाइलाज निशान का कारण बनती है, साथ ही बिगड़ा हुआ पुनर्योजी क्षमता 8,9,10 है। स्तनधारी हृदय में पुन: उत्पन्न करने के बजाय निशान विकसित करने की एक अत्यंत उच्च प्रवृत्ति होती है क्योंकि इसके निरंतर पंपिंगफ़ंक्शन के कारण उच्च रक्तचाप को सहन करने के लिए तत्काल चोट की मरम्मत की आवश्यकता होती है। एब्लेशन थेरेपी निशान गठन की ओर इस उच्च प्रवृत्ति का उपयोग करती है और अतालता12 का उपयोग करके निशान गठन से गुजरने की संभावना वाले सर्किट को अवरुद्ध करती है। पिछले अध्ययन में, यह देखा गया था कि निशान ऊतक ने मेजबान मायोकार्डियम में इंजेक्ट कार्डियोमायोसाइट्स को अलग कर दिया था। इस प्रकार, यह अगले लक्ष्य मुद्दे का प्रतिनिधित्व करता है जिसे कार्डियक पुनर्योजी चिकित्सा में बेहतर चिकित्सीय प्रभावकारिता प्राप्त करने के लिए दूर करने की आवश्यकता है।
ऊतक अंतरालीय द्रव प्रवाह कोशिकाओं को ऑक्सीजन और पोषक तत्वों को व्यक्त करने और कोशिकाओं से उत्सर्जित अपशिष्ट को हटाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। प्रत्येक ऊतक / अंग में अंतरालीय द्रव प्रवाह की शारीरिक गति अलग-अलग होती है (सीमा 0.01-10 μm / s) 13 है। लेखक के सर्वोत्तम ज्ञान के लिए, पैथोलॉजिकल एडिमा के बिना तरल पदार्थ की अतिरिक्त मात्रा का समर्थन करने के लिए व्यक्तिगत ऊतकों / अंगों की क्षमता के बारे में कोई डेटा नहीं है; हालांकि, यह प्रयोग संभवतः ऊतक की चोट को कम करने के लिए धीमी इंजेक्शन गति का उपयोग करने का प्रयास करता है, और परिणामों का उपयोग इस अवधारणा की व्यावहारिकता को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।
धीमी इंजेक्शन विधि के सफल प्रदर्शन में महत्वपूर्ण बिंदुओं में से एक शक्तिशाली सिरिंज पंप और एक मजबूत दबाव हस्तांतरण ट्यूब का उपयोग करके एक प्रभावी इंजेक्शन प्रणाली की तैयारी है। एक महीन सुई की नोक से जेल को बाहर धकेलने के लिए एक उच्च दबाव प्रणाली की आवश्यकता होती है। दूसरा महत्वपूर्ण बिंदु दिल का स्थिरीकरण है। मायोकार्डियम में उन्नत इंजेक्शन सुई के खिलाफ दिल की धड़कन ऊतक को घायल कर सकती है। इस अध्ययन में, दूसरी खुली छाती की चोट से गुजरने वाले जानवरों से बचने और फेफड़ों को फुलाए गए स्थिर हृदय में सेल इंजेक्शन देने के लिए एक इको-निर्देशित इंजेक्शन आयोजित किया गया था। इसके अलावा, बड़े जानवरों या मनुष्यों के लिए कुछ अनुप्रयोगों में, दिल पर जुड़े कुछ इंजेक्शन उपकरणों को आवेदन के रणनीतिक डिजाइन के हिस्से के रूप में माना जाना चाहिए। छोटे जानवरों के दिल में खुली छाती के इंजेक्शन के लिए, उनकी उच्च हृदय गति को देखते हुए एक लंबी, लचीली सुई के उपयोग की सिफारिश की जाती है।
इस काम में, धीमी इंजेक्शन विधि ने सामान्य इंजेक्शन विधि की तुलना में जीवित कार्डियोमायोसाइट्स की मात्रा में काफी वृद्धि की। सामान्य इंजेक्शन कतरनी तनाव15 के माध्यम से सेल क्षति का कारण बनता है। इसके विपरीत, धीमी इंजेक्शन विधि सैद्धांतिक रूप से इस तरह के तनाव का कारण नहीं बनती है क्योंकि यह धीमी इंजेक्शन के अलावा एक गैर-न्यूटोनियन समाधान का उपयोग करती है।
स्थानीय फाइब्रोसिस के संदर्भ में, सामान्य रूप से इंजेक्ट किए गए जीवित कार्डियोमायोसाइट्स के आसपास अंतरालीय स्थान ने मजबूत और व्यापक टाइप 1 कोलेजन जमाव दिखाया। इसके विपरीत, धीमी इंजेक्शन विधि का उपयोग करके ग्राफ्ट किए गए एनग्राफ्टेड कार्डियोमायोसाइट्स के आसपास टाइप 1 कोलेजन सिग्नल बहुत कमजोर और अधिक सीमित थे। इससे पता चलता है कि धीमी इंजेक्शन विधि ने काफी कम नुकसान पहुंचाया। वयस्क मायोकार्डियम में नवजात कार्डियोमायोसाइट्स के धीमे इंजेक्शन ने रोधगलित हृदय के संकुचन कार्य में काफी सुधार किया। हिस्टोलॉजिकल विश्लेषण ने सुझाव दिया कि धीमी इंजेक्शन विधि का उपयोग करके कार्डियोमायोसाइट्स को ग्राफ्टिंग करने के परिणामस्वरूप मेजबान कार्डियोमायोसाइट्स के साथ सीधे कनेक्शन और कार्यात्मक युग्मन हुआ। यह घटना मेजबान मायोकार्डियम की कार्यात्मक वसूली के तंत्र की व्याख्या करती है। हमारे ज्ञान के अनुसार, यह मेजबान वयस्क कार्डियोमायोसाइट्स के लिए बड़े पैमाने पर सहज कनेक्शन के साथ एनग्राफ्टेड नवजात कार्डियोमायोसाइट्स की पहली रिपोर्ट है। विद्युत और यांत्रिक युग्मन के माध्यम से मेजबान मायोकार्डियम के साथ कार्यात्मक कनेक्शन एन्ग्राफ्टेड कार्डियोमायोसाइट्स को परिपक्व बना सकते हैं और उन्हें कार्यात्मक मायोसाइट्स के रूप में कार्य करने की अनुमति दे सकते हैं जो मेजबान हृदय समारोह में योगदान करते हैं। मेजबान और ग्राफ्ट कार्डियोमायोसाइट्स के बीच दीर्घकालिक शारीरिक बल बातचीत पूर्ण परिपक्वता के लिए महत्वपूर्ण है। इसलिए, इन्फ्रैक्टेड हार्ट की कार्यात्मक वसूली के लिए इंजेक्शन के बाद 2 महीने की आवश्यकता हो सकती है। रोगी के हृदय समारोह की समय-निर्भर वसूली चिकित्सीय अनुप्रयोगों में एक अपेक्षित घटना हो सकती है, और यह मेजबान और ग्राफ्टेड कार्डियोमायोसाइट्स के बीच डे नोवो कार्यात्मक युग्मन और एकीकरण की सफल स्थापना की पहचान हो सकती है।
धीमी इंजेक्शन विधि खुली छाती सर्जरी के दौरान किया जा सकता है। इसके अलावा, इस विधि को चूहों पर लागू किया जा सकता है। मानव चिकित्सा में भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए, हमें अभी भी कई मुद्दों को हल करने की आवश्यकता है। इंजेक्शन की गति को प्रत्येक मानव लक्ष्य अंग में अंतरालीय द्रव प्रवाह की बफर क्षमता पर विचार करके अनुकूलित किया जाना चाहिए। क्सीन-मुक्त सामग्री, जैसे मानव जिलेटिन या बायोडिग्रेडेबल सिंथेटिक सामग्री, को लागू किया जाना चाहिए। नैदानिक जीएमपी-ग्रेड धीमी इंजेक्शन उपकरण, जैसे कि कॉम्पैक्ट अंग-विशिष्ट डिस्पोजेबल उपकरण या पुन: प्रयोज्य व्यापक-अंग लागू उपकरण, विकसित किया जाना चाहिए।
The authors have nothing to disclose.
इस अध्ययन को जेएसपीएस केकेन्ही (अनुदान संख्या 23390072 और 19के07335) और एएमईडी (अनुदान संख्या ए -149) से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था।
18-gauge needle & tuberculin, 1 mL | Terumo | NN1838R, SS-01T | |
29-gauge 50 mm-long needle | Ito Corporation, Tokyo, Japan | 14903 Type-A | |
A copper tube | General Suppliers | outer diameter, 1 mm; inner diameter, 0.3 mm; thickness, 0.35 mm | |
Ads Buffer | Each ingredient was purchased from Fuji Film Wako Chemical Inc., Miyazaki, Japan | Hand made, Composition: 116 mM NaCl, 20 mM HEPES, 12.5 mM NaH2PO4, 5.6 mM glucose, 5.4 mM KCl, 0.8 mM MgSO4, pH 7.35 | |
alpha-MEM | Fuji Film Wako Chemical Inc., Miyazaki, Japan | 051-07615 | |
Anti-collagen type I rabbit polyclonal antibody (H+L) | Proteintech | 14695-1-AP | using dilution 1:100 |
Anti-Connexin-43 rabbit polyclonal antibody (H+L) | Sigma Aldrich | C6219 | using dilution 1:100 |
Anti-rabbit IgG (H+L) donley polyclonal antibody-AlexaFluo488 | Thermo Scientific | A21206 | using dilution 1:300 |
blocking solution (Blocking One) | Nacalai Tesque, Kyoto, Japan | 03953-95 | |
collagenase | Fuji Film Wako Chemical Inc., Miyazaki, Japan | 034-22363 | |
confocal laser microscope | Carl Zeiss Inc., Oberkochen, Germany | LSM510 META | |
DNase I | Sigma-Aldrich | DN25 | |
FACS Aria III | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA | ||
fetal bovine serum | BioWest, FL, USA | S1820-500 | |
fine movement device (Micromanipulator) | Narishige Co., Ltd., Tokyo, Japan | M-44 | |
fluorescence microscope | Nikon Instruments, Tokyo, Japan | Eclipse Ti2 | |
gelatin from bovine skin | Sigma-Aldrich | G9382 | dissolving in PBS (-) to 10%, and autoclaving it |
Neonatal Sprague-Dawley (SD) rats | Japan SLC Inc., Shizuoka, Japan | 0–2 d after birth | |
non-adhesive 96-well plates (spheloid plate) | Sumitomo Bakelite, Tokyo, Japan | MS-0096S | |
Optimal Cutting Temperature (OCT) Compound | Sakura Finetek USA, Inc., CA, USA | Tissue-Tek OCT compound | |
peristaltic pump (for cooling system) | As One Co., Osaka, Japan | SMP-23AS | |
PKH26 | Sigma-Aldrich | PKH26GL | |
Stir Bar, Micro, Magnetic, PTFE, Length x Dia. in mm: 5 x 2 | Chemglass life sciences LLC, NJ, USA | CG-2003-120 | |
syringe | Ito Corporation, Tokyo, Japan | MS-N25 | |
syringe pump with remote controller | As One Co., Osaka, Japan | MR-1, CT-10 | |
tetramethylrhodamine methyl ester | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | T668 | |
trypsin | DIFCO, Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA | 215240 | |
Tween-20 | Fuji Film Wako Chemical Inc., Miyazaki, Japan | 167-11515 | |
veterinarian ointment | Fujita Pharmaceutical Co., Ltd. | Hibikusu ointment #WAK-95832 | |
Vevo 2100 Imaging System | Fujifilm VisualSonics, Inc., Toronto, Canada | Vevo 2100 | |
Vevo 2100 Imaging System software version 1.0.0 | Fujifilm VisualSonics, Inc., Toronto, Canada | Vevo 2100 | |
Weakly curved needle with ophthalmic thread | Natsume Seisakusho Co., Ltd., Tokyo, Japan | C7-70 |