Sono stati sviluppati un protocollo e una procedura animale che utilizzano un modello di ratto di cateterismo della vena giugulare per studi di apertura della BEE. Sebbene esistano numerosi protocolli preclinici, questo protocollo incorpora un sistema FUS disponibile in commercio e un modello di ratto, riducendo al minimo le procedure di preparazione degli animali e garantendo così la riproducibilità sperimentale.
In questo protocollo, la selezione delle microbolle si basava sulla sua stabilità e sulla conservazione a temperatura ambiente. Altre microbolle commerciali possono essere prese in considerazione come alternative. Kotopoulis et al. hanno studiato e confrontato vari tipi di microbolle per la sonoporazione a bassa intensità dei tumori del pancreas10. Sulla base dei risultati in vitro , la microbolla selezionata in questo studio è risultata essere la formulazione ottimale a intensità più basse, mentre altre microbolle erano più efficaci a intensità più elevate. Tuttavia, le microbolle più adatte per aprire la BBB in un modello di ratto rimangono poco chiare. Vlachos et al.13 hanno studiato gli effetti della pressione acustica e della dimensione delle microbolle sul volume dell'apertura della BBB e sul danno tissutale, come la rottura vascolare e l'edema. Il protocollo suggerito incoraggia studi futuri per indagare e identificare le microbolle e i parametri di sonicazione più adatti per l'uso in un modello di ratto.
In questo studio, il sistema FUS preclinico è stato selezionato per le sue capacità rapide e precise per il targeting multipunto. Il sistema è programmato per attraversare automaticamente punti focali predefiniti, una funzione che facilita la sonicazione regionale diretta all'area tissutale mirata. In alternativa, i trasduttori a ultrasuoni focalizzati (FUS) consolidati, come quelli offerti da Sonic Concepts ed ExAblate Neuro (vedi Tabella dei materiali), possono essere impiegati per aprire la barriera emato-encefalica14,15. In particolare, il trasduttore ExAblate Neuro è progettato per essere compatibile con l'imaging RM, fornendo una guida e un monitoraggio in tempo reale del processo di trattamento. In futuro, questi trasduttori potranno essere integrati nel protocollo sviluppato.
Il protocollo MRI proposto incorpora varie sequenze MRI per dimostrare la sua potenziale praticità per diversi studi di imaging. Si raccomandano sequenze di eco gradiente pesate in T1 pre e post-contrasto e sequenze di eco di spin pesate in T2 per catturare le variazioni di intensità del segnale indotte dagli agenti di contrasto MRI dalla perdita di BEE. Gli utenti hanno la possibilità di includere la mappatura DWI, DCE e T2* nel proprio protocollo di imaging. In alternativa all'utilizzo di uno scanner MRI, Singh et al.16 hanno introdotto metodi che utilizzano l'imaging a ultrasuoni Doppler per la localizzazione focale e la mappatura acustica passiva per rilevare la cavitazione delle microbolle, che è correlata alle regioni aperte dalla BBB. Pertanto, questo protocollo promette di essere implementato all'interno di un sistema completamente ecografico, presentando una potenziale alternativa.
In questo studio è stato impiegato l'approccio dell'infusione12 , che si riferisce all'infusione durante la sonicazione. Poiché questo approccio fornisce continuamente microbolle al cervello, può portare a un'apertura più stabile e coerente della BBB rispetto all'infusione in bolo. Lapin et al.12 hanno studiato il confronto tra gli approcci dell'infusione e del bolo per un'apertura costante della BBB, scoprendo che una velocità di 7,2 μL di microbolle di Definity/kg/min o inferiore potrebbe aprire la BBB senza lesioni a vari livelli di pressione. Tuttavia, questo approccio può avere una potenziale limitazione nel mantenere nel tempo la concentrazione di microbolle all'interno della siringa. Le microbolle possono tendere a galleggiare e ad aggregarsi nella parte superiore della siringa, causando probabilmente una diminuzione della dose di microbolle. In alternativa, l'iniezione in bolo di microbolle può essere condotta nel seno retroorbitale. Gli studi futuri che utilizzano il protocollo proposto dovrebbero esplorare i confronti con diversi metodi e tipi di infusione di microbolle per ottimizzare l'apertura della BBB in un modello di ratto.
Il limite di questo studio è l'assenza di convalida istochimica per danni macroscopici, come i risultati di colorazione con ematossilina ed eosina (H&E) o cristallovioletto. Tuttavia, il protocollo proposto può essere utilizzato per ottimizzare i parametri di sonicazione e risonanza magnetica per evitare danni macroscopici nel cervello. Inoltre, le procedure per l'analisi istopatologica possono essere incorporate in studi futuri per affrontare questa limitazione.