يمكن أن تركز الموجات فوق الصوتية مع وكلاء microbubble فتح حاجز الدم في الدماغ بشكل مركز وعابر. وقد استخدمت هذه التقنية لتقديم مجموعة واسعة من العوامل عبر حاجز الدم في الدماغ. توفر هذه المقالة بروتوكول مفصل للتسليم المترجمة إلى الدماغ القوارض مع أو بدون التوجيه التصوير بالرنين المغناطيسي.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نهج Benchtop لموقع محدد فتح حاجز الدم الدماغ باستخدام الموجات فوق الصوتية المركزة في نموذج الفئران
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
جراحة تكسيف هو المعيار الذهبي للمخدرات المحلية وتسليم الجينات إلى الدماغ القوارض. هذه التقنية لديها العديد من المزايا على التسليم النظامي بما في ذلك التعريب الدقيق إلى منطقة الدماغ المستهدفة والحد من الآثار الجانبية الهدف. ومع ذلك، فإن جراحة تكسينية مجسمة هي شديدة التوغل مما يحد من فعاليتها الترجمية، وتتطلب أوقات تعافي طويلة، وتوفر تحديات عند استهداف مناطق متعددة في الدماغ. يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية المركزة (FUS) بالاقتران مع الزبقات الدقيقة المتداولة لفتح حاجز الدم في الدماغ (BBB) في مناطق بحجم ملليمتر. يسمح هذا التعريب داخل الجمجمة من العوامل التي يتم تسليمها بشكل نظامي التي لا يمكن عادة عبور BBB. توفر هذه التقنية بديلاً غير جراحي للجراحة اجسارية. ومع ذلك، حتى الآن، لم يتم اعتماد هذه التقنية على نطاق واسع في مختبرات علم الأعصاب بسبب محدودية الوصول إلى المعدات والطرق الموحدة. والهدف العام لهذا البروتوكول هو توفير نهج سطح المقعد لفتح FUS BBB (BBBO) بأسعار معقولة وقابلة للتكرار، وبالتالي يمكن اعتماده بسهولة من قبل أي مختبر.
المقدمة
على الرغم من الاكتشافات العديدة في علم الأعصاب الأساسية، فإن عدد العلاجات الناشئة لاضطرابات النمو العصبي والاعصاب لا تزال محدودة نسبيا1،2. وقد اقترح فهم أعمق للجينات والجزيئات والدوائر الخلوية المشاركة في الاضطرابات العصبية العلاجات الواعدة التي لا يمكن إدراكها في البشر مع التقنيات الحالية3. غالباً ما تكون محدودة العلاجات الفعالة من قبل الحاجة إلى أن تكون penetrable الدماغ وموقع محدد4,5,6,7,8. ومع ذلك، فإن الطرق الحالية لتوصي....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
وقد تم إجراء جميع الإجراءات التجريبية وفقا للمبادئ التوجيهية للجنة رعاية الحيوان المؤسسية واستخدامها (IACUC) التابعة لجامعة الدول الأمريكية.
1. التركيز على الموجات فوق الصوتية معدات القيادة الإعداد
- استخدام 50 أوم كابلات BNC محوري لتوصيل (1) مدخلات محول الموجات فوق الصوتية إلى إخراج مكبر للصوت RF و (2) مدخلات مكبر الصوت RF إلى إخراج مولد الدالة.
- تعيين وظيفة مولد وضع إلى انفجار الجيوب الأنفية مرة واحدة في الثانية مع دورة 1٪ واجب.
- لـ MHz 1 رطوبة منخفضة الطاقة غمر محول مع مسافة بؤرية 0.8 بوصة المستخدمة مع مضخم 50 dB RF، تعيين إعدادات البداية إلى: 1 ميغاهرتز موجة جيبية، 1 V الذروة إلى الذروة، 10K دورة، 1 s الفاصلة (أو....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
هنا، ونحن نبرهن على أن التركيز على الموجات فوق الصوتية مع microbubbles يمكن أن تحفز فتح BBB المترجمة باستخدام المعلمات المحددة أعلاه مع كل من محول الغمر المنخفض الطاقة(الشكل 3)وFUS محول (الشكل 4). أولاً، في التجارب المبكرة، تم استهداف محول الغمر منخفض الطاقة إلى نصف الكرة الدماغي واحد إما الأمامي(الشكل 3b)أو الوسيط(الشكل 3a). ثم تم التضحية الحيوانات 2 ساعات في وقت لاحق مع perfusion(.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
هنا وصفنا نهج benchtop لmicrobubble ساعد FUS BBB فتح مع نهج بديلة بما في ذلك، اثنين من محولات مختلفة وأساليب لاستهداف داخل الجمجمة مع وبدون التوجيه التصوير بالرنين المغناطيسي. حاليا، من أجل إنشاء التصوير بالرنين المغناطيسي الموجهة FUS BBB فتح في المختبر، وهناك خيار لشراء ممتازة جاهزة للاستخدام الأجهزة التي توفر نتائج موحدة للغاية وقابلة للتكرار مع واجهات سهلة الاستخدام. ومع ذلك، العديد من المختبرات غير مستعدة لتكلفة هذه الأدوات. ولذلك، فإن الهدف الرئيسي من هذا البروتوكول هو توفير نقطة انطلاق يمكن لأي مختبر أن ينشئها من أ.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
وقد تم دعم هذا البحث جزئيا من قبل منحة البنية التحتية للبحوث EPSCoR NSF لجامعة كليمسون (1632881). بالإضافة إلى ذلك، تم دعم هذا البحث جزئيًا من قبل مركز سيفيتان الدولي للأبحاث، برمنغهام، AL. الكتاب الاعتراف بامتنان استخدام الخدمات والمرافق من جامعة ألاباما في برمنغهام الصغيرة الحيوانات تصوير مرفق منحة المشتركة [المعاهد الوطنية للصحة P30 CA013148]. ويعترف أصحاب البلاغ راجيف شوبرا بدعمه وتوجيهه.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| شاكر الفقاعات | Lantheus التصوير الطبي | VMIX | VIALMIX ، جهاز التشغيل المستخدم لتنشيط Definity microbubbles قابس |
| القسطرة / غطاء الحقن | تقنيات التسريب SAI | رقم الجزء: | قابس القسطرة IC / غطاء الحقن |
| صبغة إيفانز الزرقاء | Sigma | E2129-10G | إيفانز صبغة زرقاء |
| مولد | وظيفة Tektronix | AFG3022B | قناة مزدوجة ، 250 مللي ثانية / ثانية ، |
| محول طاقة FUS 25 ميجا هرتز ، 1.1 ميجا هرتز | FUS Instruments | TX-110 | محول طاقة كروي مركز كرويا متوافق مع التصوير بالرنين المغناطيسي 1 ميجا هرتز مع وسادة |
| تسخين هيدروفون للفئران والجرذان كينت | Scientific | PS-03 | وسادة تسخين - PhysioSuite للفئران والفئران |
| التسريب | KD Scientific | 780100 | KDS 100 مضخة ضخ حقنة واحدة قديمة |
| شريط Kapton | Gizmo Dorks | https://www.amazon.com/dp/B01N1GGKRC/ ref = cm_sw_em_r_mt_dp_U_GbR7Db56HKD91 | Gizmo Dorks Kapton Tape (Polyimide) للطابعات ثلاثية الأبعاد والطباعة ، 8 × 8 بوصات ، 10 أوراق لكل عبوة |
| محول طاقة غمر منخفض الطاقة ، | أوليمبوس | V303-SU | ، 1 ميجاهرتز ، 0.50 بوصة. قطر العنصر ، نمط العلبة القياسي ، موصل UHF مستقيم ، مجموعات مغناطيس F = 0.80IN PTF |
| WINOMO | https://www.amazon.com/dp/B01DJZQJBG/ ref = cm_sw_em_r_mt_dp_U_JYQ7DbM32E5QC | WINOMO 15mm خياطة في مشابك حقيبة مغناطيسية لخياطة سكرابوكينغ - 10 مجموعات | |
| مكبر للصوت RF | E & I | A075 | 75W |
| قسطرة الوريد الذيل | BD | 382512 / فيشر العنصر: NC1228513 | 24 جرام BD Insyte Autoguard القسطرة الوريدية المحمية (غير مجنحة) |
| الفقاعات الدقيقة على النقيض بالموجات فوق الصوتية | Lantheus Medical Imaging | DE4 ، DE16 | DEFINITY (Perflutren Lipid Microsphere) |
| جل الموجات فوق الصوتية | Aquasonic | https://www.amazon.com/dp/B07FPQDM4F/ ref = cm_sw_em_r_mt_dp_U_D6Q7Db3J9QP7P | جل بالموجات فوق الصوتية Aquasonic 100 ناقل حركة 1 لتر زجاجة ضغط |
| مجموعات التسريب المجنح ، 22ga. | Fisher Healthcare | 22-258087 | Terumo Surflo Winged Infusion |
| Sets برنامج تحكم في المحرك | N / A | N / A | برنامج مخصص مكتوب في LabView للتحكم في بيئة وقت تشغيل وحدة التحكم في المحرك Velmex |
| لبرنامج التحكم في المحرك | National Instruments | LabView إصدار محرك وقت التشغيل 2017 أو أفضل | https://www.ni.com/en-us/support/downloads/software-products/download.labview.html |
| محاور مشغل المرحلة الخطية (محدد موضع XYZ) | مسامير Velmex | ||
| MB-1 | BiSlide Bolt 1 / 4-20x3 / 4 "برغي غطاء المقبس (10 عبوات) ، الكمية: 3 | ||
| وحدة تحكم في المحرك | Velmex | VXM-3 | التحكم ، 3 محاور قابلة للبرمجة في المحرك ، الكمية: 1 |
| مرابط | التثبيتVelmex | MC-2 | Clate ، 2 حفرة BiSlide ، الكمية: 6 |
| مرابط متصاعدة | Velmex | MC-2 | ، 2 ثقب BiSlide ، الكمية: 2 |
| USB إلى محول تسلسلي | Velmex | VXM-USB-RS232 | USB إلى RS232 كابل اتصالات تسلسلي 10 أقدام ، الكمية: 1 |
| مرحلة خطية ذات محور x | Velmex | MN10-0100-M02-21 | BiSlide ، السفر = 10 بوصة ، 2 مم / دورة ، حدود ، NEMA 23 ، الكمية: 1 |
| محرك متدرج للمحور x | Velmex | PK266-03A-P1 | Vexta Type 23T2 ، محرك متدرج أحادي المحور ، الكمية: 1 |
| مرحلة خطية ذات محور | y Velmex | MN10-0100-M02-21 | BiSlide ، السفر = 10 بوصة ، 2 مم / دورة ، حدود ، NEMA 23 ، الكمية: 1 |
| محرك متدرج ذو محور | y Velmex | PK266-03A-P1 | Vexta Type 23T2 ، محرك متدرج أحادي المحور ، الكمية: 1 |
| مثبط المحور z | Velmex | D6CL-6.3F | D6CL المثبط للنوع 23 السائر مزدوج العمود المحرك ، الكمية: 1 |
| المرحلة الخطية للمحور z | Velmex | MN10-0100-M02-21 | BiSlide ، السفر = 10 بوصة ، 2 مم / دورة ، الحدود ، NEMA 23 ، الكمية: 1 |
| محرك متدرج المحور | z Velmex | PK266-03B-P2 | Vexta Type 23T2 ، محرك متدرج مزدوج العمود ، الكمية: 1 |
| ملفات | |||
| حامل محول الغمر والمؤشر | https://www.tinkercad.com/things/cRgTthGXSRq | ||
| تجسيمي | https://www.tinkercad.com/things/ilynoQcdqlH | ||
| حامل | https://www.tinkercad.com/things/aZNgqhBOHAX | ||
| 9.4T صغير التجويف MRI | Bruker | Bruker BioSpec 94/20 | ParaVision الإصدار 5.1 |
| AAV9-hsyn-GFP | Addgene | ||
| كريم مزيل الشعر | الكنيسة & دوايت | ناير كريم | |
| جادوبوترول عامل تباين التصوير بالرنين المغناطيسي | باير | جادافيست (جادوبوترول ، 1 مللي / مل) | |
| إطار تجسيمي | Stoelting | # 51500 | غير متوافق مع التصوير بالرنين المغناطيسي |
| جهاز تسليم FUS تسليم | FUS Instruments | RK-300 | جاهز للاستخدام FUS متوافق مع التصوير بالرنين المغناطيسي للقوارض |
المراجع
- Markou, A., Chiamulera, C., Geyer, M. A., Tricklebank, M., Steckler, T. Removing obstacles in neuroscience drug discovery: the future path for animal models. Neuropsychopharmacology. 34 (1), 74-89 (2009).
- Schoepp, D. D. Where will new neuroscience therapi....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
