يمكن تعطيل حاجز الدم في الدماغ (BBB) مؤقتا باستخدام الموجات فوق الصوتية المركزة بوساطة الميكروببل (FUS). هنا، نقوم بوصف بروتوكول خطوة بخطوة لفتح BBB عالي الإنتاجية في الجسم الحي باستخدام نظام FUS نمطي يمكن للخبراء غير الموجات فوق الصوتية الوصول إليه.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
A عالية الإنتاجية صورة موجهة الخلايا العصبية المجسمة ونظام الموجات فوق الصوتية مركزة لفتح حاجز الدم في الدماغ القوارض
* These authors contributed equally
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
حاجز الدم في الدماغ (BBB) كان عقبة رئيسية لعلاج أمراض الدماغ المختلفة. تشكل الخلايا البطانية، المتصلة بتقاطعات ضيقة، حاجزا فسيولوجيا يمنع الجزيئات الكبيرة (>500 دا) من دخول أنسجة الدماغ. يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية المركزة بوساطة Microbubble (FUS) للحث على فتح BBB محلي عابر ، مما يسمح للأدوية الأكبر بدخول بارنشيما الدماغ.
بالإضافة إلى الأجهزة السريرية واسعة النطاق للترجمة السريرية ، تتطلب الأبحاث قبل السريرية لتقييم استجابة العلاج للمرشحين للأدوية أجهزة الموجات فوق الصوتية الحيوانية الصغيرة المخصصة لفتح BBB المستهدف. ويفضل أن تسمح هذه النظم بسير عمل عالي الإنتاجية بدقة مكانية عالية ورصد متكامل للتجاويف، مع الاستمرار في فعاليته من حيث التكلفة في كل من الاستثمار الأولي وتكاليف التشغيل.
هنا، نقدم الإضاءة الحيوية والأشعة السينية الموجهة نظام FUS الحيوانات الصغيرة المجسمة التي تقوم على المكونات المتاحة تجاريا ويفي بالمتطلبات المذكورة أعلاه. وقد تم التركيز بشكل خاص على درجة عالية من التشغيل الآلي مما يسهل التحديات التي تواجه عادة في دراسات تقييم الأدوية قبل السريرية الكبيرة الحجم. ومن الأمثلة على هذه التحديات الحاجة إلى التوحيد القياسي لضمان إعادة إنتاج البيانات، والحد من التباين داخل المجموعة، وتقليل حجم العينة، وبالتالي الامتثال للمتطلبات الأخلاقية، وخفض عبء العمل غير الضروري. وقد تم التحقق من صحة نظام BBB المقترح في نطاق فتح BBB تسهيل تجارب تسليم الأدوية على نماذج xenograft المشتقة من المريض من الورم الأرومي الدبقي المتعدد الأشكال والورم الدبقي المنتشر.
المقدمة
حاجز الدم في الدماغ (BBB) هو عقبة رئيسية لتسليم المخدرات في الدماغ parenchyma. معظم الأدوية العلاجية التي تم تطويرها لا تعبر BBB بسبب المعلمات الفيزيائية الكيميائية (على سبيل المثال ، الليبوفيليك ، الوزن الجزيئي ، متقبلي سندات الهيدروجين والمتبرعين) أو لا يتم الاحتفاظ بها بسبب تقاربها مع ناقلات efflux في الدماغ1،2. مجموعة صغيرة من الأدوية التي يمكن أن تعبر BBB وعادة ما تكون جزيئات الدهون الصغيرة، والتي هي فعالة فقط في عدد محدود من أمراض الدماغ1،2. ونتيجة لذلك ، بالنسبة لغالبية أمراض الدماغ ، تكون خيارات العلاج الدوائي محدودة وهناك حاجة إلى استراتيجيات ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
تمت الموافقة على جميع التجارب في الجسم الحي من قبل اللجنة الأخلاقية الهولندية (رقم ترخيص AVD114002017841) وهيئة رعاية الحيوان في جامعة فريجي أمستردام، هولندا. تم تدريب المحققين على أساسيات نظام FUS من أجل تقليل الانزعاج من الحيوانات.
1. نظام الموجات فوق الصوتية المركزة
ملاحظة: الإعداد الموصوف هو نظام تعطيل BBB مضمن مبني استنادا إلى المكونات المتاحة تجاريا ويتضمن مخروطا مصنوعا خصيصا مطبوعا ثلاثي الأبعاد ومنصة مجسمة قابلة للفصل. تم تصميم النظام وحدات، مما يسهل التعديلات وفقا للمعدات المتاحة والاستخدام المحدد. يصف البروتوكول إجراء سونوبوبينيشن لمنطقة أكبر في منطقة بونتين في دماغ الفأر. من خلال ضبط الموقع المستهدف، يمك....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
وقد استخدم نظام FUS الموصوف(الشكل 1 والشكل 2)وسير العمل المرتبط به في أكثر من 100 وأنتج بيانات قابلة للاستنساخ على الفئران السليمة والورم الحاملة. واستنادا إلى التجويف المسجل والكثافة الطيفية في التوافقيات في لحظة الذروة لحقن البولوس الميكروبابل، يمكن حساب القوة الطيفية لكل تردد باستخدام تحليل فورييه على النحو المبين في الخطوة 4 من البروتوكول. استنادا إلى البروتوكول الصوتي (1 ميغاهرتز، 10 مللي ثانية مدة النبض) مع MI من 0.4 في تركيبة مع microbubbles، الطيف الطاقة.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
في هذه الدراسة، وضعنا صورة فعالة من حيث التكلفة موجهة نظام FUS لتعطيل BBB عابرة لزيادة تسليم المخدرات في الدماغ parenchyma. وقد بني هذا النظام إلى حد كبير بمكونات متاحة تجاريا وبالتزامن مع الأشعة السينية وبلي. وتسمح الوحدات النمطية للتصميم المقترح باستخدام عدة طرائق تصوير للتخطيط والتقييم في مهام سير العمل عالية الإنتاجية. ويمكن الجمع بين النظام وطرائق التصوير ثلاثي الأبعاد الأكثر شمولا وعالية الاستبانة، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي عالي الدقة أو التصوير المقطعي الدقيق، في حين يتم استخدام معظم طرائق التصوير ثلاثي الأبع.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
شكر وتقدير
تم تمويل هذا المشروع من قبل KWF-STW (تسليم المخدرات عن طريق سونوبواسيون في مرحلة الطفولة المنتشر بونتين جليوما وجليوما عالية الجودة). ونشكر اليا سكاتشكوف وتشارلز موجينوت على إسهامهما في تطوير النظام.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1 مل حقنة قفل لوري | بيكتون ديكنسون | 309628 | بلاستيباك |
| 19 جم إبرة | تيرومو أجاني | 8AN1938R1 | |
| 23 جم إبرة | Terumo Agani | 8AN2316R1 | |
| 3M الشريط الجراحي Transpore | العلوم المطبقة على الحياة | 7000032707 | أو ما شابه |
| ذلك مولد الشكل الموجي التعسفي | Siglent | n.a.SDG1025 | ، 25 ميجا هرتز ، 125 Msa / s |
| Stereotact الآلي | الداخلي المبني | n.a.Stereotact | مع جميع العناصر تم بناؤه داخليا |
| Bruker In-Vivo Xtreme | Bruker | n.a.يتضمن | برنامج |
| محلول كلوريد الصوديوم المخزن | ب. براون ميلسونجن AG | 220/12257974/110 | |
| بوبرينورفين هيدروكلوريد | إنديفيور المملكة المتحدة محدودة | n.a.0.324 | ملغ |
| تخصيب القفص: لب الورق المنزل الذكي | الحيوية | n.a.فلتر | |
| الكربون | بيكفورد | NC0111395 | Omnicon f / air |
| ملعقة سيراميك | n.a.a.مسحات | ||
| قطن | |||
| , ملح البوتاسيوم | الذهب التكنولوجيا الحيوية | LUCK-1 | |
| صيدلية الإيثانول | VUmc | n.a.70 | ٪ |
| إيفانز بلو | سيجما ألدريتش | E2129 | |
| فريسينيوس كلوريد الصوديوم 0.9٪ | فريسينيوس كابي | n.a.كلوريد | الصوديوم 0.9٪ ، 1000 مل |
| هيستواكريل | براون جراحي | n.a.Histoacryl | 0.5 مل |
| هيدروفون | الصوتيات الدقيقة | n.a.حقنة | |
| الأنسولين | بيكتون ديكنسون | 324825 / 324826 | 0.5 مل و 0.3 مل |
| إيزوفلوران | TEVA Pharmachemie BV | 8711218013196 | 250 مل |
| كيتامين | الفسان | n.a.10 | ٪ ، 10 مل |
| طعام الفأر: Teklad Global 18٪ بروتين القوارض | الغذائية Envigo | 2918-11416M | |
| قسطرة نيوفلون | Becton Dickinson | 391349 | 26 GA 0.6 × 19 مم |
| راسم الذبذبات | تقنيات Keysight | n.a.InfiniiVision | DSOX024A |
| أنابيب بلاستيكية | Greiner bio-one | 210261 | 50 مل |
| مضخم طاقة | إلكترونيات & الابتكار المحدودة | 210L | نموذج 210L |
| مضخم الصوت DC مقرنة | الدقة الصوتيات | ن. | الرقم التسلسلي: DCPS94 |
| مقص | Sigma Aldrich | S3146-1EA | أو ما شابه |
| ذلك Sedazine | AST Farma | n.a.2 | ٪ |
| SonoVue microbubbles | Bracco | n.a.8 | & micro ؛ لتر / مل |
| ماء معقم | Fresenius Kabi | n.a.a.1000 مل | |
| حقنة | n.a.n.a.a.يمكن | استخدام محاقن مختلفة | |
| Temgesic | Indivior UK محدودة | n.a.0.3 | مجم / مل |
| محول | الصوتيات الدقيقة | n.a.1 | ميجا هرتز |
| ملاقط | Sigma Aldrich | F4142-1EA | أو هلام |
| الموجات فوق الصوتية | مختبرات باركر | 01-02 | أكواسونيك 100 |
| جل فيديسيك | بوش + لومب | 10 | جم |
المراجع
- Lipinski, C. A. Lead- and drug-like compounds: the rule-of-five revolution. Drug Discovery Today: Technologies. 1 (4), 337-341 (2004).
- Pardridge, W. M. Blood-brain barrier delivery. Drug Discovery Today. 12 (1-2), 54-61 (2007).
- Alli, S., et al.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
