ソノダイナミック療法を用いたマウスモデルにおける脳腫瘍の治療

要約

出典: Mess, G., et al.携帯型卓上集束超音波装置を用いたマウスモデルにおける多形性膠芽腫の治療のためのソノダイナミック療法J. Vis. 経験。(2023年)

このビデオは、磁気共鳴誘導集束超音波 (MRgFUS) を使用してマウス モデルで脳腫瘍に対してソノダイナミック療法を実行するためのプロトコルを示しています。超音波増感剤前駆体は治療前に投与され、腫瘍細胞に蓄積し、集束超音波によって活性化されて活性酸素種 (ROS) を生成します。これらのROSは酸化ストレスを誘発し、腫瘍細胞の死と増殖の低下をもたらします。

プロトコル

動物モデルを含むすべての手順は、地元の施設動物管理委員会とJoVE獣医審査委員会によって審査されています。

1. 磁気共鳴画像法 (MRI) 手順

1.図1に示すように、動物を立体的に固定した状態でMRIベッドを取り出し、その端にあるMRIベッドの穴をMRIクレードルのペグに差し込むことにより、MRIスキャナーに前に接続されたMRIクレードル( 材料表を参照)に置きます。入口と出口の麻酔チューブをMRI装置の対応するチューブに取り付けます。

2. 動物が入っているMRIクレードルをMRIボアにスライドさせ、ファントムが置かれた場所と同じ位置に保

ちます。

3.ローカライザーを実行して動物の脳の位置を確認し、次に造影後のT1強調MRIスキャンを脳全体をカバーします。

4. MRIスキャンを、スライスごとに1つずつ、非圧縮のDICOMファイルのセットとしてエクスポートします。

2. 集束超音波治療 (図 2)

1.スキャンの完了後、動物をMRIクレードルから取り出し、ベッドの前面をプラットフォームの後ろの対応するペグに差し込み、ベッドの背面を対応するペグに差し込んでプラットフォームに置きます。

2. MRIベッドの入口チューブを麻酔用のイソフルラン源に接続し、麻酔を維持するためにガス流量を1.0mL/min、気化器を2.0%に設定します。アウトレットチューブを木炭フィルターキャニスターに接続して麻酔を吸収します。

3. DICOMファイルのセットをコンピュータに転送し、現在のスタディのメイン作業ディレクトリのフォルダに配置します。

4.ソフトウェアで、メインの初期化ページに移動し、[ガイド付きフォーカス検索]をクリックしてから、[ジョグモードオン]をクリックして、ジョグモードをオンにします。

5. 遠心分離した超音波ジェルを動物の頭に軽くたたき、頭蓋骨の上の頭皮全体を覆うのに十分なゲルを入れます。

6. 脱イオン水(DI)と脱気水をウォーターバスに最大80%まで注ぎ、ウォーターバスをプラットフォーム上の対応するカラムに差し込みます。

7.底の膜が動物の頭の超音波ゲルに触れるまで、DI水で満たされたウォーターバスを下げ、水とゲルの間に結合面を形成します。超音波ゲルが動物の頭全体をウォーターバスまで覆っていること、およびウォーターバスとマウスの頭皮の間に超音波ジェルに気泡がないことを確認してください。

8. 超音波トランスデューサーをウォーターバスに沈め、トランスデューサーの表面に気泡が形成されないようにします。

9. ジョグモードダウンを使用してトランスデューサーアームを部分的に水没したトランスデューサーに向かって下げ、トランスデューサーの表面が水没したまま磁気スロットを互いに位置合わせしてトランスデューサーに結合します。

10. 初期化ステップで行ったように、ジョグモードをオフにしてから、フォーカスファインディングを終了します。以前と同じようにホーム位置を確認してください。

11. 治療タブに移動し、画面中央上部のフォルダー アイコンをクリックして、造影後の T1 強調 MRI ファイルをアップロードします。以前にコンピューターにアップロードされたDICOMファイルを含むフォルダーを選択し、それらを開きます。この手順により、右上のパネルにすべてのDICOMファイルが自動的にロードされます。

12.次に、[超音波処理モード]タブで、[バースト]または[連続波]を選択して、適切な治療モードを選択します。バーストモードの場合は、[超音波処理設定]タブで、バーストの長さ、バースト期間、および期間数を入力します。これらのパラメータは、各超音波処理の位置に対応します。連続波モードの場合は、超音波処理期間のみを入力します。

注:この研究では、連続波モードを120秒間使用しました。

13. ページの上部中央にあるターゲット アイコンをクリックし、集束超音波 (FUS) 焦点領域を狙う正しい MRI スライス上の適切な位置を選択します。クリックすると、赤い円の付いた薄い赤色の四角形が表示されます。複数の選択を選択できます。

14. MRI画像の左側には、選択した焦点領域の3D座標が入力されるテーブルがあります。表の最後の列に、各焦点で超音波処理する出力レベルを入力し、目的の圧力または強度レベルを取得するために使用されるトランスデューサごとに個別に計算できます。表内の各焦点をクリックして、座標が強調表示されることを確認し、画像上の対応する焦点領域が青色に変わります。手記：表に入力されたパワーレベルを圧力または強度に変換する方法を決定するには、トランスデューサのデータシートを参照してください。

15. すべての焦点領域に満足したら、モーションテストを選択します。これにより、ソフトウェアはトランスデューサーをすべての焦点に移動させ、移動が可能であることを確認します。確認後、ソフトウェアはモーションテスト完了と表示します。エラーが発生した場合は、トランスデューサモーターの3D軸内に収まるように焦点領域を調整します。

16.準備ができたら、[超音波処理の開始]を選択して超音波処理プロトコルを開始し、トランスデューサーを移動し、選択した各焦点領域に正しいFUSパラメータを適用します。

17.超音波処理プロトコルが終了したら、トランスデューサーアームからトランスデューサーを外し、プラットフォームからウォーターバスを取り外し、動物の頭皮から超音波ゲルを拭き取ります。

18.バイトとイヤーバーのネジを外し、動物をMRIベッドから取り外し、動物が麻酔から目覚めるまで動物を暖かいパッドの上に置きます。この時点で、動物をケージに戻します。

19.後続の動物については、セクション6から始めて同じプロトコルを繰り返します。20.目的の動物を治療したら、動物が触れるすべての表面を70%エタノールで洗浄します( 材料表を参照)。

21.ソフトウェアを終了し、各機器をシャットダウンして電源を切ります。

結果

図1:動物の配置。(A)MRIベッドとクレードル、さまざまな部品にラベルが付けられています:1.MRIクレードル。2.定位MRIベッド。3.イヤーバー。4.バイトバー。5.ノーズコーン。6. MRIベッドペグ穴。7.イソフルラン麻酔チューブ。(B) RF コイル (オレンジ) を使用して、MRI ベッド上のマウスの配置とクレードルへの配置を表す図 (図は Biorender 2022 テンプレートを使用して変更されています)。(C)FUS治療中のM...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
7T PET-MRシステム	Bruker	Biospec 70/30
アルミホイル	レイノルズ ブランド
アンプ	FUS Instruments	2175
無気性ヌードマウス	チャールズリバーラボラトリーズ	ひずみコード490
炭イソフルラン廃棄物容器	ターソン科学	78909457
コンピューターFUS	インスツルメンツ	2269
ガラス	フィッシャーブランド12-545J
デスクトップモニターASUSVZ239H
電子シェーバー	Wahl	93235-002
ウシ胎児血清	Thermo Fisher Scientific	16000044
ファンクション ジェネレーター	Siglent	QS0201X-E01B
ガドリニウム造影剤 (Gadavist)	McKesson Corporation	2068062
ガーゼ	Henry Schein	101-4336
ヒートランプ
ヒートパッド	ケントサイエンティフィック	RT-0501
誘導チャンバー	パターソンサイエンティフィック	78933388
イソフルオラン気化器	パターソンサイエンティフィ	78916954
イソフルラン	コベトルス	29405
イソフルランシステム	パターソンサイエンティフィック	78935903
IVISスペクトル	キン・エルマー	124262
ア	・チャーチとドワイト社。	42010553
眼科用軟膏	Puralube 獣医軟膏
RK-50 MRgFUS システム	FUS Instruments	2182
スケール
スの刃	Covetrus	7319
メスのハンドル	ファインサイエンスツール	91003-12
ドライバーセット	Jakemy	JM-8160
スキンマーカー	タイムアウト	D538,851
定位フレーム	Kopf Instruments	5000
定位MRIプロトタイププラスチックイメージングフィクスチャ	FUS Instruments
トランスデューサーとマッチングボックス	FUS Instruments	T515H750-118
超音波脱気装置	FUS Instruments	2259
超音波ゲル	ParkerLabs	01-08
ウォーターバス	FUS Instruments
キシラジン	Covetrus	1XYL006

木パカバーック パーネメ