Gli ultrasuoni focalizzati con agenti microbolli possono aprire la barriera ematica in modo focale e transitorio. Questa tecnica è stata utilizzata per fornire una vasta gamma di agenti attraverso la barriera eencefalica. Questo articolo fornisce un protocollo dettagliato per la consegna localizzata al cervello del roditore con o senza guida per la risonanza prima.
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Articolo metodologico
Un approccio da banco all'apertura della barriera ematica specifica della posizione utilizzando ultrasuoni focalizzati in un modello di ratto
In questo articolo
Sommario
Abstract
La chirurgia stereotassica è il gold standard per la somministrazione localizzata di farmaci e geni al cervello dei roditori. Questa tecnica ha molti vantaggi rispetto alla consegna sistemica, tra cui una localizzazione precisa in una regione cerebrale bersaglio e la riduzione degli effetti collaterali fuori bersaglio. Tuttavia, la chirurgia stereotassica è altamente invasiva, il che limita la sua efficacia traslizionale, richiede lunghi tempi di recupero e fornisce sfide quando si prendono di mira più regioni cerebrali. Gli ultrasuoni focalizzati (FUS) possono essere utilizzati in combinazione con microbolle circolanti per aprire transitoriamente la barriera emiencefalica (BBB) in regioni di dimensioni millimetriche. Ciò consente la localizzazione intracranica di agenti forniti sistemicamente che normalmente non possono attraversare la BBB. Questa tecnica fornisce un'alternativa non invasiva alla chirurgia stereotassica. Tuttavia, ad oggi questa tecnica deve ancora essere ampiamente adottata nei laboratori di neuroscienze a causa del limitato accesso alle attrezzature e ai metodi standardizzati. L'obiettivo generale di questo protocollo è quello di fornire un approccio da banco all'apertura FUS BBB (BBBO) che sia conveniente e riproducibile e possa quindi essere facilmente adottato da qualsiasi laboratorio.
Introduzione
Nonostante le numerose scoperte nelle neuroscienze di base, il numero di trattamenti emergenti per i disturbi neurosviluppo e neurodegenerativirimane relativamente limitato 1,2. Una comprensione più profonda dei geni, delle molecole e dei circuiti cellulari coinvolti nei disturbi neurologici ha suggerito trattamenti promettenti irrealizzabili nell'uomo con le tecniche attuali3. I trattamenti efficaci sono spesso limitati dalla necessità di essere penetrabili cerebralmente e specifici del sito4,5,6,
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Protocollo
Tutte le procedure sperimentali sono state fatte in conformità con le linee guida dell'UAB Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).
1. Configurazione mirata delle apparecchiature di guida ad ultrasuoni
- Utilizzare 50 cavi BNC coassiali Ohm per collegare (1) l'ingresso del trasduttore ad ultrasuoni all'uscita dell'amplificatore RF e (2) l'ingresso dell'amplificatore RF all'uscita del generatore di funzioni.
- Impostare la modalità generatore di funzioni su un'esplosione sinusoidale una volta al secondo con un duty cycle dell'1%.
- Per il trasduttore ad immersione a bassa potenza da 1 MHz con una distanza fo....
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Risultati
Qui dimostriamo che gli ultrasuoni focalizzati con microbolle possono indurre l'apertura localizzata della BBB utilizzando i parametri sopra specificati sia con il trasduttore ad immersione a bassa potenza (Figura 3) che con il trasduttore FUS (Figura 4). In primo luogo, nei primi esperimenti, il trasduttore ad immersione a bassa potenza è stato preso di mira in un emisfero cerebrale anteriore (Figura 3b) o mediale (
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Discussione
Qui abbiamo descritto un approccio da banco all'apertura assistita da microbolle FUS BBB con approcci alternativi tra cui due diversi trasduttori e metodi per il targeting intracraniciale con e senza guida mri. Attualmente, al fine di stabilire l'apertura FUS BBB guidata dalla risonanza prima di MRI in laboratorio, c'è la possibilità di acquistare eccellenti dispositivi pronti all'uso che forniscono risultati altamente standardizzati e riproducibili con interfacce intuitive. Tuttavia, molti laboratori non sono preparati .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata sostenuta in parte da una sovvenzione NSF EPSCoR Research Infrastructure alla Clemson University (1632881). Inoltre, questa ricerca è stata sostenuta in parte dal Civitan International Research Center, Birmingham, AL. Gli autori riconoscono con gratitudine l'uso dei servizi e delle strutture dell'Università dell'Alabama a Birmingham Small Animal Imaging Shared Facility Grant [NIH P30 CA013148]. Gli autori riconoscono Rajiv Chopra per il suo sostegno e la sua guida.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Scuotitore di bolle | Lantheus Medical Imaging | VMIX | VIALMIX, dispositivo di attivazione utilizzato per attivare le microbolle Definity Tappo |
| catetere/ Cappuccio di iniezione | Tecnologie di infusione SAI | Numero del pezzo: Tappo del | catetere IC/ Cappuccio di iniezione |
| Colorante blu di Evans | Sigma | E2129-10G | Colorante blu di Evans |
| Generatore di funzioni | Tektronix | AFG3022B | Doppio canale, 250MS/s, trasduttore FUS 25MHz |
| , 1,1MHz | FUS Instruments | TX-110 | Trasduttore ecografico focalizzato sferico compatibile con risonanza magnetica da 1 MHz con idrofono |
| Termoforo per topi e ratti | Kent Scientific | PS-03 | Termoforo - PhysioSuite per topi e ratti |
| Pompa di infusione | KD Scientific | 780100 | KDS 100 Legacy Pompa per infusione a siringa singola |
| Kapton tape | Gizmo Dorks | https://www.amazon.com/dp/B01N1GGKRC/ ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_GbR7Db56HKD91 | Gizmo Dorks Kapton Tape (poliimmide) per stampanti 3D e stampa, 8 x 8 pollici, 10 fogli per confezione |
| Trasduttore a immersione a bassa potenza, 1 MHz | Trasduttore a immersione Olympus | V303-SU | , 1 MHz, 0,50 pollici. Diametro dell'elemento, stile della custodia standard, connettore UHF dritto, set di magneti PTF F = 0,80 IN |
| WINOMO | https://www.amazon.com/dp/B01DJZQJBG/ ref = cm_sw_em_r_mt_dp_U_JYQ7DbM32E5QC | WINOMO 15mm Cucire in fermagli magnetici per borse per cucire Scrapbooking - 10 set | |
| amplificatore RF | E & Catetere | A075 | 75W |
| BD | 382512/ Fisher Articolo: | Cateteri IV schermati NC1228513 24g BD Insyte Autoguard (non alati) | |
| Microbolle di contrasto ad ultrasuoni | Lantheus Medical Imaging | DE4, DE16 | DEFINITY (Microsfera lipidica Perflutren) |
| Gel per ultrasuoni | Aquasonic | https://www.amazon.com/dp/B07FPQDM4F/ ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_D6Q7Db3J9QP7P | Gel per ultrasuoni Aquasonic 100 Transmission 1 Litro Squeeze Bottle |
| Set per infusione alati, 22ga. | Fisher Healthcare | 22-258087 | Terumo Surflo Winged Infusion Sets Software |
| controller motore | N/A | N/A Software | personalizzato scritto in LabView per il controllo dell'ambiente di runtime del controller motore Velmex |
| per il software del controller del motore | National | Instruments LabView runtime engine versione 2017 o superiore | https://www.ni.com/en-us/support/downloads/software-products/download.labview.html |
| Attuatore per stadio lineare a 3 assi (posizionatore XYZ) | Bulloni Velmex Velmex | ||
| MB-1 | BiSlide Bolt 1/4-20x3/4" Vite a brugola (confezione da 10), Qtà:3 | ||
| controller motore | Velmex | VXM-3 | Control,controllo motore passo-passo programmabile a 3 assi, Qtà:1 |
| tacchette di montaggio | Velmex | MC-2 | Cleat, 2 fori BiSlide, Qtà:6 |
| tacchette di montaggio | Velmex | MC-2 | Cleat, 2 fori BiSlide, Qtà:2 |
| convertitore da USB a seriale | Velmex | VXM-USB-RS232 | Cavo di comunicazione seriale da USB a RS232 10 piedi, Qtà:1 |
| stadio lineare dell'asse x | Velmex | MN10-0100-M02-21 | BiSlide, corsa=10 pollici, 2 mm/giro, limiti, NEMA 23, Qtà:1 |
| motore passo-passo dell'asse x | Velmex | PK266-03A-P1 | Vexta Tipo 23T2, Motore passo-passo ad albero singolo, Qtà:1 |
| stadio lineare dell'asse y | Velmex | MN10-0100-M02-21 | BiSlide, corsa=10 pollici, 2 mm/giro, limiti, NEMA 23, Qtà:1 |
| motore passo-passo dell'asse y | Velmex | PK266-03A-P1 | Vexta Tipo 23T2, motore passo-passo ad albero singolo, Qtà:1 |
| ammortizzatore dell'asse z | Velmex | D6CL-6.3F | D6CL Smorzatore per passo-passo a doppio albero Tipo 23 Motore, Qtà:1 |
| stadio lineare asse z | Velmex | MN10-0100-M02-21 | BiSlide, corsa=10 pollici, 2 mm/giro, limiti, NEMA 23, Qtà:1 |
| motore passo-passo asse z | Velmex | PK266-03B-P2 | Vexta Type 23T2, motore passo-passo a doppio albero, Qtà:1 |
| file | |||
| Supporto per trasduttore a immersione e puntatore | https://www.tinkercad.com/things/cRgTthGXSRq | ||
| stereotassico | https://www.tinkercad.com/things/ilynoQcdqlH | ||
| stereotassico | https://www.tinkercad.com/things/aZNgqhBOHAX | ||
| 9.4T 9.4T piccolo foro animale MRI | Bruker | Bruker BioSpec 94/20 | ParaVision versione 5.1 |
| AAV9-hsyn-GFP | Addgene | ||
| Crema depilatore | Church & Dwight | Nair crema | |
| gadobutrolo Agente di contrasto per risonanza magnetica | Bayer | Gadavist (Gadobutrol, 1mM/mL) | |
| Telaio stereotassico | Stoelting | #51500 | non compatibile con la risonanza magnetica |
| dispositivo di somministrazione FUS chiavi in mano | FUS Instruments | FUS RK-300 | pronto all'uso compatibile con la risonanza magnetica per roditori |
Riferimenti
- 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....
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Ristampe e permessi
