ヴェナフラックスマイクロフロー制御チップ人体血管研究における応用

一、背景（はいけい）

人体循環システムには、血液細胞、栄養物質、酸素、二酸化炭素、ホルモンなどを体の各部位に輸送する多くの異なるタイプの血管が含まれている。血管も血栓、炎症、粥状硬化などの病気に重要な役割を果たしている。マイクロフロー制御技術の発展に伴い、関連疾患のメカニズムと薬物研究を行うために体外で人体血管をシミュレーションしようとする研究者が増えている。VenaFluxプラットフォームはCellixが血管研究に特化して提案したマイクロフロー制御統合システムであり、Starter、Pro、Eliteのバージョンを含む。本文はこのプラットフォームが人体血管研究に応用される動作原理と応用分野を簡単に紹介する。

二、VenaFluxの仕組み

VenaFluxはどのように人体の血管をシミュレートしているのだろうか。

血液が流れている間に血管壁に血液が加わる力を剪断応力と呼び、力-面積単位（通常はdyne/cm²）は、異なる血管におけるせん断応力が異なることを示している。Vena 8 Fluoro+とVena 8 Endothelial+バイオチップのマイクロチャネルは動脈、静脈、毛細血管に似ており、研究者が体外せん断応力下で血液と凝固因子の作用を研究するのに役立つ。

体内の生理的せん断応力をシミュレートするために、Cellixは精密なマイクロ流体Mirus EvoポンプとExiGoポンプを用いて、Vena 8 Fluoro+またはVena 8 Endothelial+バイオチップのマイクロチャネルに細胞サンプルまたは全血を一定または可変せん断応力で輸送した。

バイオチップは、生理的条件をシミュレートするために温度制御可能なマイクロ環境チャンバ内に配置される。このマイクロ環境室はデジタルカメラを備えた倒置顕微鏡のプラットフォーム上にあり、顕微鏡とカメラは自動画像/ビデオ収集を行う。

Image Pro Premierは、顕微鏡やデジタルカメラで撮影した画像を分析できる細胞分析ソフトウェアプログラムです。このソフトウェアを利用して、チップ中の単一血栓または凝集体の数を測定することができ、白血球の転がり速度、接着と移動などの分析にも使用することができる。以下に、一部の研究例を示します。

Image Pro Premieを用いたVena 8 Fluoro+バイオチップの繊維状コラーゲンコーティング微小管上の血栓形成の解析

Image Pro Premierを用いたVena 8 Fluoro＋チップのVCAMコーティング微小管へのTHP−1細胞の接着分析

Image Pro Premierを用いたVena 8 Fluoro＋チップのE−セレクチンコーティング微小管上のTHP−1細胞転がり速度の解析

三、ヴェナフラックスの応用分野

血栓：

しばしば人体では、血管が損傷されると、大量の出血を防ぐために血小板とフィブリンが血液凝塊を形成する。しかし、血管が損傷を受けていなくても血栓が形成されることがあり、これは研究者の血栓形成メカニズムと予防治療に対する興味を引き起こした。血栓の形成は、血小板接着、活性化、血小板凝集などを含む多段階プロセスである。血小板の付着、凝集、血栓形成を研究するには、せん断流動の条件下で行わなければならない。

炎症：

一般的に、古典的な三段階白血球吸着カスケードには、細胞転動、細胞接着、細胞移動が含まれる。細胞転動は選択素子媒介の転動であり、E−選択素子は特定の白血球表面タンパク質上に存在する受容体と結合し、細胞が血管の内皮表面に沿って転動することをもたらす。炎症反応が進むにつれて、損傷した組織から放出されたケモカインが血管に入り、転がる白血球を活性化させ、これらの白血球は内皮表面と密接に結合し、細胞接着は炎症組織に移行する前の重要なステップである。細胞移動は、移動信号を受信したり、ある物質の勾配を感じたりした後に細胞が生じる移動である。

アテローム性動脈硬化症：

プラーク（脂肪堆積物）の蓄積による動脈狭窄により、アテローム性動脈硬化は最も一般的な心血管疾患の1つであり、脳卒中や冠動脈疾患など多くの疾患を引き起こすことができる。

四、VenaFluxのマルチバージョンの紹介

VenaFlux の スターター：VenaFluxAssayソフトウェアを搭載したPCは、USB経由でMirus Evoポンプに接続されています。Mirus EvoポンプチューブキットはMirus EvoポンプをMultiFlow 8に接続し、MultiFlow 8は接続チューブを介してバイオチップに接続した。バイオチップは顕微鏡ステージ上のマイクロ環境チャンバに置かれている（VenaFlux Starterには顕微鏡は含まれていない）。

VenaFlux の プロ：StarterアセンブリにAxio Vert A 1顕微鏡とデジタルカメラを組み合わせ、作業手順を下図に示す：

VenaFlu のx エリート：スターターアクセサリーに、Axio Observer 7顕微鏡とデジタルカメラを組み合わせます。製品実物図は図のように：

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