استهداف المنشآت الدماغ العميق مع Microinjections لتسليم المخدرات وناقلات فيروسية ، أو زرع الخلايا
ديسمبر 1, 2010
في هذه المقالة ، وتبين لنا طريقة لجعل الإبر الزجاج الشعرية مع التجويف 50 ميكرومتر. هذا الأسلوب يقلل بشكل ملحوظ من تلف في الدماغ ويقلل من انتشار السلبية للمخدرات ويسمح باستهداف دقيق في الدماغ القوارض.
الهدف العام من هذا الإجراء هو إجراء حقن دقيقة عالية الدقة في هياكل الدماغ العميقة لتوصيل الأدوية أو النواقل الفيروسية أو عمليات زرع الخلايا. يتم تحقيق ذلك عن طريق إنتاج الإبر الشعرية الزجاجية أولا بتجويف 50 ميكرومتر. الخطوة الثانية من الإجراء هي ملء 50٪ من الإبرة بالزيت المعدني عن طريق الشعيرات الدموية وإدخال المكبس بأوسع طرف من الأنبوب.
الخطوة الثالثة من الإجراء هي تحميل الإبرة بالمادة أو تعليق الخلية الذي تريد حقنه. الخطوة الأخيرة من الإجراء هي إدخال طرف الإبرة وحقن المادة بمعدل تدفق منخفض جدا في بنية دماغية عميقة. في النهاية ، يمكن الحصول على نتائج تظهر استهداف دقيق للغاية للمواد في الدماغ من خلال الحقن الدقيقة باستخدام أنبوب شعري زجاجي.
مرحبا ، أنا أوسكار غونزاليس من مختبر علم الأعصاب في كلية علم النفس بجامعة كوليما بالمكسيك. اليوم ، سنعرض لك إجراء إجراء الحقن المجهري باستخدام أنبوب شعري زجاجي لتوصيل الأدوية إلى دماغ الفأر. نستخدم هذا الإجراء في مختبر كاف لدراسة الخلايا الجذعية العصبية البالغة.
لذلك دعونا نبدأ. إن استخدام الإبر الشعرية الزجاجية مع تجويف 50 ميكرومتر للحقن الدقيقة في الدماغ يقلل بشكل كبير من تلف الدماغ ، ويقلل من الانتشار السلبي للأدوية ، ويسمح بالاستهداف الدقيق لدماغ القوارض. قبل إجراء الحقن الدقيق ، يجب بناء الإبر الزجاجية.
ابدأ بوضع الأنبوب الزجاجي الشعري في قطب كهربائي عالي المقاومة لمجتذب ماصة صغيرة. بعد ذلك قم بتشغيل القطب الكهربائي لمجتذب الماصة الصغيرة. لتسخين منتصف الأنبوب الزجاجي لتليين الأنبوب الزجاجي محليا ، قم بتمديد الأنبوب الزجاجي على طول محوره الطولي بمسافة أولية من ثلاثة إلى خمسة ملليمترات ، وهو ما يكفي لإحداث انخفاض في قطر الأنبوب الزجاجي في المنطقة الموضعية.
استمر في مد الأنبوب الزجاجي حتى ينكسر. كرر هذه الخطوات لإنشاء إبرتين متطابقتين من الأسطوانة. الآن ضع الإبر الزجاجية في تشكيل صغير.
زاوية 30 درجة كافية لشطبة الحافة. أخيرا ، ضع الإبر تحت المجهر وتأكد من أن كلاهما يحتوي على القطر الداخلي الصحيح. بالنسبة لمعظم الأدوية المحبة للماء ، يعد القطر الداخلي من 30 إلى 50 ميكرومترا مثاليا مع الإبر المكونة.
دعونا نرى كيفية استخدامها للحقن الدقيقة. للبدء ، املأ الإبرة المبنية بالزيت المعدني من الطرف الأوسع. دع الزيت المعدني يدخل عن طريق الشعيرات الدموية حتى يصل إلى حوالي 50٪ من طول الأنبوب الشعري.
ضع شحوما عالية التفريغ حول أوسع طرف للإبرة وأدخل المكبس من خلاله. لدفع الزيت المعدني برفق حتى تخرج قطرة صغيرة من المشهد من طرف الإبرة الزجاجية. الآن قم بتأمين الإبرة في حامل الحاقن الصغير وابدأ في تحضير للحقن.
أولا ، ضع وسادة تدفئة على حامل التجسيمي للحفاظ على درجة حرارة جسم. عند 37 درجة مئوية ، احلق رأس الفأر المخدر ، ثم ضعه وقم بتثبيته في الجهاز التجسيمي. باستخدام قضبان الأذن وحامل الأسنان ، استخدم شفرة جراحية لشق الجلد من الأذنين إلى خط جمجمة لامدا.
قم بتلميع الجمجمة بقطعة قطن لتجفيفها وسحب الجلد من المجال الجراحي. بعد ذلك ، استخدم طرف الإبرة الزجاجية للإشارة إلى رأس خياطة bgma وضبط الموضع الأولي للحقن هناك. الآن قم بتعيين النقطة على الجمجمة التي سيتم حفرها عن طريق تحريك المحور x و Y للجهاز التجسيمي فوق الجمجمة.
باستخدام مثقاب صغير للبحث ، قم بحفر ثقوب بعناية في الإحداثيات المحددة باستخدام ملقط دقيق. قم بإزالة أعمق طبقة من العظام بعناية وكسر غشاء الجافية الحديث. سترى بعض السائل النخاعي الدماغي يتسرب.
للتأكد من أن الإبرة يمكن أن تمر عبر الثقوب المحفورة ، قم بخفض الإبرة الزجاجية ببطء باستخدام المحور Z للجهاز التجسيمي. الآن ماصة ميكرولتر واحد من الدواء المراد حقنه ووضعه على قطعة صغيرة من العطر. ضع العطر على الجمجمة.
امتصاص الدواء عن طريق تدوير عجلة الحاقن الصغير أثناء التحقق من خلال المجهر من أن السائل يرتفع إلى الإبرة الزجاجية. قم بإزالة الفيلم وإعادة ضبط الإحداثيات الصفرية. الآن حرك الإبرة إلى الإحداثيات المحددة وقم بخفض الحامل حتى يلامس طرف الإبرة الزجاجية سطح الدماغ برفق ويضبط Z.Coordinate على الصفر.
أدخل الإبرة الزجاجية في حمة الدماغ بالعمق المطلوب. حقن الدواء ببطء بمعدل حوالي نانولتر واحد في الثانية. عندما يتم حقن الحجم المطلوب ، اترك الدواء ينتشر في الحمة لمدة دقيقتين ، ثم انتقل إلى إزالة الإبرة بسلاسة وببطء.
أخيرا ، قم بلصق الجرح الجراحي وإزالة من الجهاز التجسيمي. ضع في قفص ما قبل الحرب لاستعادة التخدير. الآن سنعرض بعض نتائج الحقن المجهري.
تم حقن الليزوفوسفاتيديل كولين أو اللين في الجسم الذي ينتج إزالة الميالين من مسالك المادة البيضاء لتقليل إصابة الدماغ التي تنتجها الإبرة الزجاجية. تم حقن 20 لترا فقط من اللين. يتم تمثيل إزالة الميالين من خلال عدم وجود تعبير بروتين المايلين الأساسي في المسالك للمادة البيضاء ، ويتم الحصول على حقنة دقيقة للغاية ويقلل الإبرة الضيقة جدا من إصابة الدماغ.
لقد أوضحنا لك للتو كيفية بناء إبر زجاجية لإجراء الحقن الدقيقة في هياكل الدماغ العميقة. عند القيام بهذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أن تكون جميع المعدات والمواد جاهزة للاستخدام في غرفة الجراحة. هذا كل شيء.
شكرا على المشاهدة ونتمنى لك السعادة في تجاربك.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
النظرة العامة
تقدم هذه المقالة طريقة لإنشاء إبر جسر زجاجي ذات تجويف بحجم 50-ميكرومتر، مما يمكن من حقن دقيقة في هياكل الدماغ العميقة. تعمل هذه التقنية على تقليل تلف الدماغ وتقليل الانتشار السلبي للأدوية، مما يسمح بالتوصيل المستهدف في نماذج القوارض.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- تقنيات الحقن الدقيقة
- أنظمة توصيل الأدوية
الخلفية
- الحقن الدقيقة ضرورية لتوصيل المواد مباشرة إلى الدماغ.
- قد تسبب الطرق التقليدية تلفًا كبيرًا في الدماغ وتوصيلًا غير فعال للأدوية.
- توفّر إبر الجسر الزجاجي حلاً للتوجيه الدقيق.
- تركز هذه الدراسة على تحسين عملية الحقن الدقيقة.
هدف الدراسة
- تطوير طريقة لإنشاء إبر جسر زجاجي ذات تجويف بحجم 50-ميكرومتر.
- تحسين دقة توصيل الأدوية إلى هياكل الدماغ العميقة.
- تقليل تلف الدماغ أثناء عملية الحقن.
الطرق المستخدمة
- إنتاج إبر جسر زجاجي ذات تجويف بحجم 50 ميكرومتر.
- ملء الإبرة بالزيت المعدني لتسهيل الحقن.
- تحميل الإبرة بالمادّة أو تعليق الخلايا المطلوبة.
- حقن المادة بمعدل تدفق منخفض في مناطق الدماغ المستهدفة.
النتائج الرئيسية
- تتيح الطريقة توجيهًا دقيقًا للمواد في الدماغ.
- تقليل كبير في تلف الدماغ مقارنةً بالطرق التقليدية.
- توصيل فعّال للأدوية أو المتجهات الفيروسية أو عمليات زرع الخلايا.
- تبيّن الفعالية في نماذج القوارض.
الاستنتاجات
- تعزّز التقنية المطورة دقة الحقن الدقيقة.
- توفر طريقة موثوقة لتوصيل الأدوية في بحوث علم الأعصاب.
- يمكن تطبيق هذه المقاربة على مواد مختلفة، مما يحسن النتائج التجريبية.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
Precise delivery of therapeutic agents to deep brain structures remains a critical challenge in neuroscience drug development, particularly in small animal models where procedural trauma can confound results. This microinjection method enhances target engagement fidelity by minimizing injection-induced tissue damage and passive diffusion, thereby improving the reliability of pharmacological and genetic intervention studies. The approach supports mechanistic de-risking in early discovery by enabling reproducible, low-volume delivery of drugs, viral vectors, or cell transplants with reduced biological variability.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables accurate interrogation of therapeutic hypotheses in deep brain nuclei by reducing off-target effects from injection trauma.
- Operational Value: Supports consistent delivery of compounds or genetic tools across studies, improving reproducibility in target validation workflows.
- Predictive Confidence: Minimizes procedural variability that could obscure true pharmacological or biological responses.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems with minimal lesion burden for downstream compound screening in CNS pathways.
- Operational Value: Enables standardized, low-volume (20–100 nl) injections suitable for high-precision assay formats requiring tight pharmacokinetic control.
- Platform Reuse: Adaptable to various substances (drugs, viral vectors, cells) by adjusting needle lumen size, supporting multi-modal screening campaigns.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Enhances disease model fidelity by reducing confounding injury from injection procedures, improving translational relevance.
- Operational Value: Facilitates repeatable interventions in longitudinal studies, supporting chronic dosing or cell transplant regimens.
- Risk-Adjusted Advancement: Improves confidence in target engagement data, aiding go/no-go decisions in preclinical programs.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery continuum from target validation through lead optimization, where precise CNS delivery is essential for assessing target modulation and pathway engagement.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing in deep brain structures by enabling accurate delivery of pharmacological or genetic probes.
- Screening: Delivers quantitative, reproducible dosing for compound evaluation in vivo, critical for dose-response and target occupancy studies.
- Analytics: Generates clean readouts by minimizing procedure-induced noise, improving signal detection in biomarker or efficacy measurements.
- Translational Research: Promotes continuity from discovery to preclinical by ensuring consistent, low-trauma delivery across study phases.
- Enterprise Reuse: Represents a standardized, adaptable capability for CNS delivery applicable across multiple projects and modalities.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity from injection artifacts.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization across laboratories and studies through defined needle preparation and injection parameters.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by reducing failed studies due to procedural variability or off-target effects.
- Portfolio Impact: Enables more reliable prioritization of CNS targets based on cleaner pharmacological and genetic data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgery, stereotactic coordination, and needle fabrication using a pipette puller and micro forge.
- Depends on access to specialized instrumentation including a stereotactic frame, microinjector, and microscope for needle visualization.
- Necessitates standardization of needle lumen size (50 µm) and filling protocol (50% mineral oil) for consistent performance across users.
- Adaptation to different model systems may require coordinate adjustment and validation of needle penetration depth.
- Practical limitations include the technical skill needed for needle pulling and beveling, and the low throughput inherent to manual microinjection.
