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方法論記事

ラットモデルにおける集中超音波を用いた位置特異的血液脳関門開口へのベンチトップアプローチ

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DOI:

10.3791/61113

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2020年6月13日

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1Department of Radiology, University of Alabama at Birmingham, 2Department of Neurobiology, University of Alabama at Birmingham

この記事について

サマリー

マイクロバブル剤を用いた集中超音波は、血液脳関門を局所的かつ一過性に開くことができる。この技術は、血液脳関門を越えて幅広い薬剤を送達するために使用されてきた。この記事では、MRI ガイダンスの有無にかかわらずげっ歯類の脳へのローカライズされた配信のための詳細なプロトコルを提供します。

要約

立体外科は、げっ歯類の脳への局在化した薬物および遺伝子送達のためのゴールドスタンダードである。この技術は、ターゲット脳領域への正確な局在化およびオフターゲットの副作用の減少を含む全身配信よりも多くの利点を有する。しかし、立体外科は非常に侵襲的であり、その翻訳効果を制限し、長い回復時間を必要とし、複数の脳領域を標的とする場合に課題を提供する。集中超音波(FUS)は、一過性のミリサイズ領域の血液脳関門(BBB)を開くために循環マイクロバブルと組み合わせて使用することができます。これにより、通常は BBB を横断できない全身配信エージェントの頭蓋内局在化が可能になります。この技術は、立体外科に対する非侵襲的な代替手段を提供する。しかし、これまで、この技術は、機器へのアクセスが限られているため、また標準化された方法により、神経科学の研究室ではまだ広く採用されていません。このプロトコルの全体的な目標は、手頃な価格で再現可能なFUS BBB開口部(BBBO)へのベンチトップアプローチを提供するため、任意のラボで簡単に採用することができます。

概要

基本的な神経科学の多くの発見にもかかわらず、神経発達および神経変性疾患の新たな治療法の数は比較的限られた1,2のままである。神経疾患に関与する遺伝子、分子および細胞回路のより深い理解は、現在の技術を有するヒトでは実現不可能な有望な治療法を示唆している3。効果的な治療は、多くの場合、脳浸透性と部位特異的な4、5、6、7、8である必要性によって制限されます。しかしながら、特定の脳領域への局所的な薬物送達の既存の方法(例えば、注射またはカニューレによる送達)は侵襲的であり、頭蓋骨9に作られる開口部を必要とする。この手術の侵襲性は、人間の脳への局所的な送達の日常的な使用を防ぎます.さらに、組織損傷および結果として生じる炎症反応は、脳内注射10に依存する基礎的および前臨床試験のためのユビキタスな交論である。血液脳関門(BBB)を越えて非侵襲的に薬剤を送達し、特定の脳領域に標的化する能力は、神経疾患の治療に大きな影響を与えると同時に、前臨床研究のための強力な治験ツールを提供する可能性がある。

最小限の組織損傷を伴うBBBを介して標的輸送の1つの方法は、経頭蓋集結超音波(FUS)をマイクロバブルと共にBBB11、12、12、13、14、15、16を局所的かつ一時的に開く。FUS BBBの開口は神経栄養因子17、18、19、遺伝子治療20、21、22、抗体23、神経伝達物質24、およびナノ粒子25、26、27、28、29などの脳領域を標的とする治療を局所化することによって、神経変性疾患、脳卒中および神経膠腫の治療に関する最近の注目を集めている。用途の広い範囲とその非侵襲的な性質30、31、FUS BBBの開口部は、日常的な立体的な頭蓋内注射に理想的な代替手段です。さらに、ヒト30,32における現在の使用により、この技術を用いた前臨床調査は高度に翻訳的であると考えることができる。しかし、FUS BBBの開設は、アクセシビリティの欠如のために基礎科学と前臨床研究において広く確立された技術ではありません。そのため、この技術の確立に関心のあるラボの出発点として、FUS BBBのオープンに対するベンチトップアプローチの詳細なプロトコルを提供します。

これらの研究は、高出力空気を支持するFUS特異的超音波トランスデューサーまたは低電力減衰集積超音波浸漬トランスデューサーのいずれかで行った。トランスデューサは、反応性負荷用に設計されたRFパワーアンプと標準のベンチトップファンクションジェネレータによって駆動されました。これらの項目の詳細については、 資料一覧を参照してください。

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プロトコル

すべての実験的手順は、UAB制度動物のケアと使用委員会(IACUC)ガイドラインに従って行われました。

1.集中超音波駆動装置のセットアップ

  1. 50オーム同軸BNCケーブルを使用して(1)RF増幅器の出力に超音波トランスデューサの入力を接続し、(2)関数発生器の出力にRFアンプの入力を接続します。
  2. 1% デューティ サイクルで 1 秒に 1 回、関数生成モードを 1 秒に 1 回の sinusoid バーストに設定します。
    1. 50 dB RFアンプで使用される0.8インチの焦点距離を備えた減衰1 MHz低電力浸漬トランスデューサの場合、開始設定を1MHz正音波、1 Vピークからピーク、10kサイクル、1秒間隔(または周期)に設定します。
    2. 1.1 MHzの高出力トランスデューサの場合、初期設定を1.1 MHz正気波、ピーク時50mV、ピーク、11kサイクル、1秒間隔に設定します。
      メモ:トランスデューサが水没していない限り、トランスデューサを操作しないでください。超音波フォーカスに手や他の身体部分を置いたり、操作中にトランスデューサの顔に触れないでください。

2.集中超音波ベンチトップセットアップ

  1. ステレオタックスフレームと定位フレームホルダーを3Dプリント。
  2. PVCパイプを保持するクランプを使用して、トランスデューサをXYZポジショナーに接続します(図1a)。クランプをX軸スライドに固定し、ウィングナットでロックします。
    1. 高出力超音波トランスデューサを使用する場合は、磁石の一致したペアを使用してPVCパイプに取り付けます。一方の磁石に穴があり、もう一方の磁石に一致する突出物があることを確認します。PVCパイプの底部をキャップし、エポキシを使用して磁石の1つを取り付けます( 図1bを参照)。
    2. エポキシを使用して、高出力超音波トランスデューサの上部中央に第2の磁石を取り付けます。トランスデューサの中心に位置していることを確認します(図1c)。
  3. 高出力超音波トランスデューサを使用する場合は、XYZポジショナーを無効にするためのポインタを作成します。このポインタの先端は、超音波トランスデューサがXYZポジショナーに取り付けられている場合のトランスデューサフォーカスの中心の空間における位置を示す。トランスデューサの焦点距離の長さとトランスデューサの厚さを加えた長さに18G針カットからポインタを作る(図1d)。
    1. エポキシを第3磁石(この磁石もPVCキャップ磁石とペア)に塗布し、ポインタの上部に取り付けます。その後、ポインタは、XYZ ヌルの PVC パイプ上のマグネットに接続できるようになります (図 1d)。
  4. 低電力浸漬トランスデューサを使用する場合は、ポインタと取り付けクリップのファイルを3Dプリントします。
    1. PVCパイプにマウントクリップをクリッピングして低電力浸漬トランスデューサをPVCパイプに取り付け、トランスデューサをリングに挿入します(図1f)。
  5. 立体フレームの上に動物の頭の上に置くことができるアクリルシートから切り取られた部分を一緒に接着することによって水浴を作る(図1e)。
    1. 動物の頭ほどの大きさのお風呂の底に開口部をカットします。ポリイミドテープで水浴の穴を覆います。
      注:ポリイミドテープの周りに水が漏れないように注意してください。
  6. 直径4mmの薄殻プラスチックまたはガラス球をMRI可視流体(例えばビタミンE油)で満たしてMRIの受託者を作り、密封します。3Dプリントされたステレオタキシックフレームの右側にあるMRI受託者ホルダーに置きます(図2a)。
  7. 3D プリントされたフレーム ホルダーを、動物の位置決めに適した位置にある XYZ ポジショナーにしっかりと固定します。フレームホルダーのロッドラル端のタブをY軸レールの一致するチャネルにスライドさせ、セットネジで固定します(図1h、赤矢印)。
  8. XYZ ポジショナを駆動するには、製造元の指示に従って USB をシリアル コンバータにコンピュータに取り付け、コンバータを接続します。ランタイム環境とモータコントローラソフトウェアをPCにインストールします。
    1. コントローラソフトウェアの前面パネルにあるポート選択ドロップダウンコントロールでUSBシリアルコンバータを選択して、ソフトウェアで適切なシリアルポートが選択されていることを確認します。9 ピンシリアルクロスケーブル(RS232 ヌル モデム ケーブルなど)を使用して、USB をシリアル コンバータをステッパー モーター コントローラ ボックスに接続します。
    2. コントローラソフトウェアを実行して、ステッパーモーターをソフトウェア制御で駆動できることをテストします。この手順では、ローカル IT サポートの支援が必要になる場合があります。

3. 頭蓋内ターゲティング手順

注:250〜350 gの体重の雄のスプレイグドーレーラットは、これらの実験のために使用されました。動物は水とラットチャウへの自由なアクセスを持ち、12:12の光:暗いサイクルで維持されました。

  1. 動物を麻酔下に置き(酸素を含む3%イオフルラン)、つま先ピンチへの応答の欠如を確認します。次に、以下に説明するカテーテルを挿入します。
    1. ランプで尾を温め、静脈に当たりやすい。動物を過熱したり、尾を焼いたりしないように注意してください。
    2. 動物が眠ったら(つま先のピンチに反応しない)、マイクロバブルを送達するために使用される24G尾静脈カテーテル、エバンスブルー染料(EBD)、MRIを使用する場合はガドブトロールMRI、および目的の実験剤を挿入する。静脈が打たれたら、血液は鞘を満たし、鞘をさらに静脈に押し込みながらゆっくりと内針を取り除きます。
      注:初めてラットの尾静脈注射を行う場合は、スチュアートとシュレーダー33 のようなガイドを参照してください。
    3. 血流がない場合は、針が静脈を突き抜けた可能性があることをテストするために、静脈からカテーテルシースをゆっくりと動かします。カテーテルがわずかに引き戻されたときに血液が流れる場合、最初の突きは静脈を通過し、カテーテルの配置は前の位置にロストラルである尾の別の場所で再起動する必要があります。
  2. カテーテルプラグにサリンを充填し、ポートが血液で満たされるとすぐにカテーテルポートの端にカテーテルプラグをねじ込みます。慎重にカテーテルと尾部の周りにラボテープを包み込み、所定の位置に保ちます。上部に小さな部分から始め、カテーテルプラグの端を露出したまま、尾方向に作業します。
  3. ステレオタキシックフレームの麻酔コネクタ(図2a)に麻酔線を差し込み、口を噛み付くバーに入れ、耳棒を両方の外耳道に導いて、セットネジを締めます。動物の頭が安全でレベルであることを確認してください。
  4. 動物をMRIベッドに移動し、麻酔線を鼻コーンに接続します。このプロトコルでは、9.4 Tの小さいボア動物MRIが使用された。
  5. 座標測定のために、脳全体とMRIの受託者(図2b)を捉える冠状および軸方向のT2加重画像を収集します。MRI プロトコルを構築できるように、現地の MRI 物理学者または技術に次の情報を提供します。
    1. コロナ画像(図2b上)の場合は、次のパラメータを使用します:27、幅:62.2mm、高さ:62.2mm、深さ:37.97mm、ボクセルサイズ:0.24 x 0.41 mm3。
    2. 軸画像(図2b底)の場合、次のパラメータを使用します:13、幅:61.47ミリメートル、高さ:53.81 mm、深さ:16.7ミリメートル、ボクセルサイズ:0.41 x 0.21 x 1.29 mm3。
      注:平面解像度のコロナが0.25 mmに近く、画像が脳全体と受託者をカバーしている限り、これらの正確なパラメータを持つ必要はありません。
  6. FUSを対象とする脳領域へのMRI受託者からの距離を記録することにより、上記画像から座標測定値を収集します。
    1. スキャナーでは、ステップ3.5で収集されたコロナ画像上で、受託者の中心を示す、受託者が最大である画像を見つける。mmで関心のある脳領域に受託者の上部からの距離を記録します (MRI ソフトウェアはスケールまたはポイント測定ツールを持っています, これを行う方法については、地元のMRI技術や物理学者に相談します) 内側/側方向と側腹側方向の両方で (図 2b,上).
    2. スキャナーでは、ステップ3.5で収集された軸方向画像上で、受託者の一番上を示す画像を見つけ、受託者の中心からターゲット脳領域までの距離を、側/腹側方向と内側/側方向の両方で測定します(図2b、下)。
    3. 2つの内側/横の測定値を比較し、それらが異なる場合は平均を使用します。これらの座標測定は、後のステップ4.3で、FUS焦点をXYZポジショナーでターゲットの脳領域に導くために使用される。
  7. MRIプレスキャン画像を収集します。FUS BBBが開いた後に収集された画像とこれらの画像を比較してください(図4)。T1加重画像は後にBBBの開口を視覚化するために使用され、T2加重画像は後でFUS処置34の後に組織損傷が起こらないように使用される。
    1. T1加重軸画像の場合、幅:30mm、高さ:51.2mm、深さ:3.0 mm、ボクセルサイズ:0.23 x 0.2 x 0.23 mm3、画像数:13。
    2. T2 加重軸イメージの場合は、幅 30 mm、高さ 51.2 mm、深さ:2.6 mm、ボクセル サイズ: 0.2 x 0.2 x 0.2 mm3、画像数: 13。
    3. T1加重コロナ画像の場合、幅:30mm、高さ:30mm、深さ:27mm、ボクセルサイズ:0.16 x 0.16 x 1mm3、画像数:27。
    4. T2重み付けされたコロナ画像の場合、幅:30mm、高さ:30mm、深さ:27mm、ボクセルサイズ:0.12 x 0.12 x 1mm3、画像数:27。
      注: 手順 3.5 のように、これらのイメージング パラメータは、リストとまったく同じである必要はありません。これらの画像は、ステップ 3.5 で収集されたものより小さい FOV と高い解像度を持ちます。
  8. 動物を立体フレームに保ち、MRIベッドからベンチトップFUSセットアップに動物を素早く輸送します。動物が麻酔の影響下で移動のために眠り続けることを確認してください。
  9. 転送時間が長い場合は、動物とフレームに合う大きさのボックスを使用してください。麻酔プラグを取り付けたまま、箱の中に動物とフレームを置き、余分なイオブルランが数分間箱を満たします。麻酔ラインを抜き、すぐに移ります。

4. 集中超音波手順

  1. FUSベンチトップセットアップに到着したら、すぐに鼻コーンに麻酔ラインを差し込み、酸素で1.5〜3%のイオブルランを実行し続けます。動物が目を覚ますのを避けるために、できるだけ早くこれを行います。
  2. フレームをフレームホルダーにスライドさせ、しっかりと所定の位置にスナップします。動物の頭を剃るためにバリカンを使用してください。余分な髪を磨き、頭皮に脱毛クリームを塗ります。3分間座って、水とガーゼで拭き取ります。
  3. MRI がターゲティングに使用できない場合は、標準の (3D プリントではない) 立体的フレームを使用して、ポインターの先端を bregma にタッチしてポインターの位置を無効にし (頭皮切開が必要です)、ソフトウェアを無効にするか、座標を記録します。ソフトウェアの上の50ボタンをクリックし、トランスデューサのポインタを交換して、XYZキャリッジを 50mm 上に移動します。前述のラット脳アトラスに基づいて35,ソフトウェアのステッピングボタンを使用して所望の脳座標に移動します。MRI の代わりにこの方法を使用する場合は、セクション 4.6 にスキップします。
  4. MRI ガイダンスを使用する場合は、ポインタを取り付け、MRI 受託者の位置にポインタを移動します (図 1d、g)。MRIの受託者の一番上と中央にポインタを置きます(受託者ホルダーの上部に小さな穴が付いています)。MRI イメージ内のすべての距離が計算されたポイントである NULL 位置ボタンをクリックします。
  5. ポインタを取り外し、ポジショナーを内側/横座標と、ロストラル/尾角座標に移動します。水浴と超音波ゲルの配置を可能にするために 上50 ボタンを押してポジショナーを上げます。Z 軸の移動の上部に到達すると、NULL 位置が無効になります。ドーサル/腹側の座標は、トランスデューサを追加した後に設定されます。
  6. 動物の頭皮に超音波ゲルを塗布し、ポリイミドテープウィンドウをゲルに押し付けて動物の上に水浴を置きます。超音波ゲルに気泡がないことを確認してください。
  7. 水浴に脱気水を入れます。
  8. 高出力トランスデューサを使用する場合は、ポジショナーを下げて、マグネットが水のすぐ上になるようにします。トランスデューサを慎重に水に下げてポジショナーに取り付け、気泡が顔の下に閉じ込められるのを防ぎ、磁石を接続します。
  9. 低電力浸漬トランスデューサを使用する場合は、ポジショナーをトランスデューサクリップのすぐ上の水に下げます。次に、振動子をゆっくりと水の中に下げて、気泡が顔の下に閉じ込められるのを防ぎます。
    注:透明なバスは、泡のトランスデューサ面の下を見るときに便利です。
  10. ポジショナーを下側の側側/腹側座標にします。
  11. RFパワーアンプをオンにします。
  12. 針先をカテーテルプラグに貼り付けて注入して、3%エバンスブルー染料(EBD)の1 mL/kgを注入します。5分間循環させて下します。
  13. バブルシェーカーで激しく振ってマイクロバブルを作動させる。
    1. 2 FUS治療と18 G翼注入セットのチューブを考慮して、0.2 mLの生理食前に30μL/kgのマイクロバブル(バブルコンC.1.2 x10 10 10/mL)の5倍の用量を準備します。例えば、ラットの重さが200gの場合、18G針の先端を含むシリンジを生理食音の1mLに30μLのマイクロバブルで満たします。
      注:羽ばたき注入セットを取り込み、注入する両方に18 G針のヒントを使用してください。
    2. マイクロバブルの均一な分布を得るために、シリンジを数回反転させます。次に、翼を持つ注入セットを取り付けて充填します。注入ポンプにシリンジを置き、6 mL/hの速度で0.2 mLを送達するように注入ポンプを設定します。これにより、2分FUS曝露に対するマイクロバブルの注入が遅くなります。
    3. 翼を持つ針をカテーテルプラグに差し込みます。
  14. まず、注入ポンプを実行し、3 sを待って、関数ジェネレータの出力イネーブルボタン(材料表の関数ジェネレータで"on"と表示)を押してFUS処理を開始します。マイクロバブルをクリアできるように、これらの2回を5分の間に繰り返します。
    1. 関数発生器の オン ボタンをもう一度押して、注入ポンプが2分で停止したときにFUS処理を停止します。
    2. マイクロバブルがクリアされるまで5分待ちます。次に注入を開始し、2回目のFUS治療を開始する。
    3. 第2のFUS処置の直後に、ガドブトロールコントラスト(MRIを使用する場合)および目的の薬剤、例えばウイルス粒子を注入する。すべてのエージェントの総納入量は5 mL/kgを超えないようにしてください。
      注意:目的のエージェントの配達時期(例えば、FUS BBBの開封前または開封後)は、使用するエージェントによって異なる場合があります。
  15. RFパワーアンプをオフにして、すぐにMRIに戻って動物を輸送します。

5. BBB開封のMRI確認

  1. MRI が使用できない場合は、セクション 6 にスキップし、BBB の開始を確認するために EBD 式を使用します。
  2. ステップ3.7とまったく同じ場所で動物をMRIベッドに戻し、麻酔ラインを差し込みます。
  3. BBB開口部の領域におけるガドブトロールMRIの増強を可視化するためにステップ3.7で使用したのと同じイメージングパラメータを使用してMRIポストスキャンを収集する(図3b、e)。

6. 灌流と組織の収集

  1. 血液が完全に明確になるまで、冷たい4%ホルマリンで動物を浸透させます。
  2. 脳を取り除き、4%ホルマリンまたはPFAを一晩4°Cで配置します。次に、脳が沈むまで30%スクロース溶液に脳を入れる(約2〜3日)。最後に、液体窒素またはドライアイスでフラッシュフリーズし、凍結切断するまで-80°Cで保存します。
  3. OCTで脳を凍結し、凍結分を取る。
  4. 蛍光顕微鏡用の固定セクションとカバースリップセクション。EBD励起ピークは470および540 nmで、放出ピークは680 nmでピークに達する。全体的な細胞形態を可視化するためにDAPI取付媒体とカバースリップ。

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結果

ここでは、マイクロバブルを用いた集結超音波が、低電力浸漬トランスデューサー(図3)とFUSトランスデューサ(図4)の両方で上記で指定されたパラメータを使用して局所的なBBB開口部を誘導できることを示す。まず、初期の実験において、低電力浸漬変換器を、前部(図3b)または内側(図3a)のいずれか1つの脳半球を対象とした。その後、動物を2時間後に灌流(図3a)または灌流なしで屠殺し(図3b)、10μm凍結脳切片を採取した。FUS BBBの開口は、EBD自己蛍光(励起:470および540nm、発光:680nm)の標的半球(白矢印図3aおよび3b)によって明らかであった。

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ディスカッション

ここでは、MRIガイダンスの有無にかかわらず頭蓋内ターゲティングのための2つの異なるトランスデューサーおよび方法を含む代替アプローチで、マイクロバブル支援FUS BBB開口部へのベンチトップアプローチについて説明した。現在、MRIガイド付きFUS BBBのオープンをラボに設置するために、ユーザーフレンドリーなインターフェイスで高度に標準化された再現性の高い結果を提供する優れたすぐに使用できるデバイスを購入するオプションがあります。しかし、多くのラボはそのような機器のコストのために準備されていません。したがって、このプロトコルの主な目標は、技術に関する専門知識を構築するために、任意のラボが確立できる開始点を提供することです。

FUS BBBの開口は現在広く使用されている技術であり、異なるグループが様々な薬剤および麻酔薬を利用する場合が多く、それぞれがBBBの開封および外挿の程度に影響を与える可能性があります。重要なことに、使用される特定の麻酔薬はBBB開口部の大きさに影響を及ぼす可能性があるため、このプロトコル38を実行する際にこれを考...

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開示事項

著者らは開示するものは何もない。

謝辞

この研究は、クレムソン大学(1632881)に対するNSF EPSCoR研究インフラ補助金によって部分的に支援されました。さらに、この研究の一部は、Civitan国際研究センター、バーミンガム、ALによってサポートされました。著者らは、アラバマ大学バーミンガム小動物イメージング共有施設グラント[NIH P30 CA013148]のサービスと施設の使用を感謝して認めている。著者らは、ラジーヴ・チョプラの支援と指導を認めている。

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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
バブルシェーカーランテウスメディカルイメージングVMIXVIALMIX、Definityマイクロバブルを活性化するために使用される活動装置
カテーテルプラグ/インジェクションキャップSAI注入技術部品番号ICカテーテルプラグ/インジェクションキャップ
エバンスブルー染料シグマE2129-10Gエバンスブルー染料
機能発電機テクトロニクスAFG3022Bデュアルチャンネル、250MS/s、25MHz
FUSトランスデューサ、1.1MHzFUS機器TX-1101MHz MRI互換球面集束超音波トランスデューサ、ハイドロフォン付き
マウスおよびラット用加熱パッドケントサイエンティフィックPS-03加熱パッド-マウスおよびラット用PhysioSuite
輸液ポンプKDサイエンティフィック780100KDS 100 レガシーシングルシリンジ輸液ポンプ
カプトンテープギズモDorkshttps://www.amazon.com/dp/B01N1GGKRC/
ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_GbR7Db56HKD91		Gizmo Dorks カプトンテープ(ポリイミド) 3Dプリンターおよび印刷用、8 x 8インチ、10 シート/パック
低電力浸漬トランスデューサ、1MHzOlympusV303-SU浸漬トランスデューサ、1 MHz、0.50 in.エレメント径、標準ケーススタイル、ストレートUHFコネクタ、F = 0.80IN PTF
マグネットセットWINOMOhttps://www.amazon.com/dp/B01DJZQJBG/
ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_JYQ7DbM32E5QC		WINOMO 15mm 縫製用マグネットバッグ留め金 スクラップブッキング用 - 10セット
RFアンプE&IA07575W
尾静脈カテーテルBD382512/ フィッシャー アイテム: NC122851324g BD Insyte Autoguard シールド IV カテーテル (翼なし)
超音波コントラスト マイクロバブルLantheus Medical ImagingDE4, DE16DEFINITY (Perflutren Lipid Microsphere)
超音波ゲルアクアソニックhttps://www.amazon.com/dp/B07FPQDM4F/
ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_D6Q7Db3J9QP7P		超音波ジェルアクアソニック100トランスミッション1リットルスクイーズボトル
翼付き輸液セット、22ga。Fisher Healthcare22-258087Terumo Surflo Winged Infusion Sets
モーター コントローラー ソフトウェアN/AN/Aの Velmex モーター コントローラー ランタイム環境を制御するために LabView で記述されたカスタム ソフトウェア
https://www.ni.com/en-us/support/downloads/software-products/download.labview.html
3軸リニアステージアクチュエーター(XYZポジショナー)Velmex
MB-1BiSlideボルト1 / 4-20x3 / 4 "ソケットキャップネジ(10パック)、数量:3
モーターコントローラーVelmexVXM-3制御、3軸プログラマブルステッピングモーター制御、数量:1
取り付けクリートVelmexMC-2ト、2穴BiSlide、数量:6
取り付けクリートVelmexMC-2ト、2穴BiSlide、数量:2
usb - シリアルコンバータVelmexVXM-USB-RS232USB - RS232シリアル通信ケーブル 10フィート、数量:1
x 軸リニアステージVelmexMN10-0100-M02-21BiSlide、トラベル=10 インチ、2 mm/回転、リミット、NEMA 23、数量:1
x 軸ステッピングモーターVelmexPK266-03A-P1Vexta Type 23T2、シングルシャフトステッピングモーター、数量:1
y軸リニアステージVelmexMN10-0100-M02-21BiSlide、トラベル=10インチ、2 mm / rev、リミット、NEMA 23、数量:1
y軸ステッピングモーターVelmexPK266-03A-P1Vexta Type 23T2、シングルシャフトステッピングモーター、数量:1
z軸ダンパーVelmexD6CL-6.3FD6CL タイプ23ダブルシャフトステッパー用ダンパーモーター、数量:1
z軸リニアステージVelmexMN10-0100-M02-21BiSlide、travel=10 inch、2 mm/rev、制限、NEMA 23、数量:1
z軸ステッピングモーターVelmexPK266-03B-P2Vexta Type 23T2、ダブルシャフトステッピングモーター、数量:1
3D印刷可能ファイル
液浸トランスデューサマウントとポインタhttps://www.tinkercad.com/things/cRgTthGXSRq
脳定位固定装置用フレームhttps://www.tinkercad.com/things/ilynoQcdqlH
脳定位固定装置用フレームホルダーhttps://www.tinkercad.com/things/aZNgqhBOHAX
9.4T 小口径動物 MRIBrukerBruker BioSpec 94/20ParaVision version 5.1
AAV9-hsyn-GFPAddgene
クリーム脱毛剤Church &ドワイト・ナイール・クリーム
ガドブトロールMRI造影剤バイエル・ガダビスト(ガドブトロール、1mM/mL)
定位フレームStoelting#51500MRI非
対応 ターンキーFUS送達装置FUSインスツルメンツRK-300すぐに使えるMRI対応 げっ歯類用 FUS
モーター コントローラー ソフトウェア National Instruments LabView ランタイム エンジン バージョン 2017 以上 ボルト Velmex クリークリー・

参考文献

  1. 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).
  2. Schoepp, D. D. Where will new neuroscience therapies come from. Nature Reviews. Drug Discovery. 10 (10), 715-716 (2011).
  3. Insel, T. R., Landis, S. C. Twenty-five years of progress: the view from NIMH and NINDS. Neuron. 80 (3), 561-567 (2013).
  4. Bicker, J., Alves, G., Fortuna, A., Falcão, A. Blood-brain barrier models and their relevance for a successful development of CNS drug delivery systems: a review. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 87 (3), 409-432 (2014).
  5. Pardridge, W. M. The blood-brain barrier: bottleneck in brain drug development. NeuroRx: the journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics. 2 (1), 3-14 (2005).
  6. Millan, M. J., Goodwin, G. M., Meyer-Lindenberg, A., Ove Ögren, S. Learning from the past and looking to the future: Emerging perspectives for improving the treatment of psychiatric disorders. European Neuropsychopharmacology. 25 (5), 599-656 (2015).
  7. Correll, C. U., Carlson, H. E. Endocrine and metabolic adverse effects of psychotropic medications in children and adolescents. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry. 45 (7), 771-791 (2006).
  8. Girgis, R. R., Javitch, J. A., Lieberman, J. A. Antipsychotic drug mechanisms: links between therapeutic effects, metabolic side effects and the insulin signaling pathway. Molecular Psychiatry. 13 (10), 918-929 (2008).
  9. Patel, M. M., Goyal, B. R., Bhadada, S. V., Bhatt, J. S., Amin, A. F. Getting into the brain: approaches to enhance brain drug delivery. CNS Drugs. 23 (1), 35-58 (2009).
  10. McCluskey, L., Campbell, S., Anthony, D., Allan, S. M. Inflammatory responses in the rat brain in response to different methods of intra-cerebral administration. Journal of Neuroimmunology. 194 (1-2), 27-33 (2008).
  11. Thanou, M., Gedroyc, W. MRI-Guided Focused Ultrasound as a New Method of Drug Delivery. Journal of drug delivery. 2013, 616197(2013).
  12. Burgess, A., Hynynen, K. Noninvasive and targeted drug delivery to the brain using focused ultrasound. ACS Chemical Neuroscience. 4 (4), 519-526 (2013).
  13. Burgess, A., Shah, K., Hough, O., Hynynen, K. Focused ultrasound-mediated drug delivery through the blood-brain barrier. Expert Review of Neurotherapeutics. 15 (5), 477-491 (2015).
  14. Shin, J., et al. Focused ultrasound-mediated noninvasive blood-brain barrier modulation: preclinical examination of efficacy and safety in various sonication parameters. Neurosurgical Focus. 44 (2), 15(2018).
  15. Bing, C., et al. Characterization of different bubble formulations for blood-brain barrier opening using a focused ultrasound system with acoustic feedback control. Scientific Reports. 8 (1), 7986(2018).
  16. Hynynen, K., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F. A. Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits. Radiology. 220 (3), 640-646 (2001).
  17. Baseri, B., et al. Activation of signaling pathways following localized delivery of systemically administered neurotrophic factors across the blood-brain barrier using focused ultrasound and microbubbles. Physics in Medicine and Biology. 57 (7), 65-81 (2012).
  18. Rodríguez-Frutos, B., et al. Enhanced brain-derived neurotrophic factor delivery by ultrasound and microbubbles promotes white matter repair after stroke. Biomaterials. 100, 41-52 (2016).
  19. Karakatsani, M. E., et al. Amelioration of the nigrostriatal pathway facilitated by ultrasound-mediated neurotrophic delivery in early Parkinson's disease. Journal of Controlled Release. 303, 289-301 (2019).
  20. Lin, C. -Y., et al. Non-invasive, neuron-specific gene therapy by focused ultrasound-induced blood-brain barrier opening in Parkinson's disease mouse model. Journal of Controlled Release. 235, 72-81 (2016).
  21. Long, L., et al. Treatment of Parkinson's disease in rats by Nrf2 transfection using MRI-guided focused ultrasound delivery of nanomicrobubbles. Biochemical and Biophysical Research Communications. , (2016).
  22. Fan, C. -H., Lin, C. -Y., Liu, H. -L., Yeh, C. -K. Ultrasound targeted CNS gene delivery for Parkinson’s disease treatment. Journal of Controlled Release. 261, 246-262 (2017).
  23. Kinoshita, M., McDannold, N., Jolesz, F. A., Hynynen, K. Targeted delivery of antibodies through the blood-brain barrier by MRI-guided focused ultrasound. Biochemical and Biophysical Research Communications. 340 (4), 1085-1090 (2006).
  24. Todd, N., et al. Modulation of brain function by targeted delivery of GABA through the disrupted blood-brain barrier. Neuroimage. 189, 267-275 (2019).
  25. Nance, E., et al. Non-invasive delivery of stealth, brain-penetrating nanoparticles across the blood-brain barrier using MRI-guided focused ultrasound. Journal of Controlled Release. 189, 123-132 (2014).
  26. Mulik, R. S., et al. Localized delivery of low-density lipoprotein docosahexaenoic acid nanoparticles to the rat brain using focused ultrasound. Biomaterials. 83, 257-268 (2016).
  27. Lin, T., et al. Blood-Brain-Barrier-Penetrating Albumin Nanoparticles for Biomimetic Drug Delivery via Albumin-Binding Protein Pathways for Antiglioma Therapy. ACS Nano. 10 (11), 9999-10012 (2016).
  28. Timbie, K. F., et al. MR image-guided delivery of cisplatin-loaded brain-penetrating nanoparticles to invasive glioma with focused ultrasound. Journal of Controlled Release. 263, 120-131 (2017).
  29. Fan, C. -H., et al. SPIO-conjugated, doxorubicin-loaded microbubbles for concurrent MRI and focused-ultrasound enhanced brain-tumor drug delivery. Biomaterials. 34 (14), 3706-3715 (2013).
  30. Mainprize, T., et al. Blood-Brain Barrier Opening in Primary Brain Tumors with Non-invasive MR-Guided Focused Ultrasound: A Clinical Safety and Feasibility Study. Scientific Reports. 9 (1), 321(2019).
  31. Chen, K. -T., Wei, K. -C., Liu, H. -L. Theranostic Strategy of Focused Ultrasound Induced Blood-Brain Barrier Opening for CNS Disease Treatment. Frontiers in Pharmacology. 10, 86(2019).
  32. Lipsman, N., et al. Blood-brain barrier opening in Alzheimer’s disease using MR-guided focused ultrasound. Nature Communications. 9 (1), 2336(2018).
  33. Stewart, K., Schroeder, V. Compound Administration I. , JoVE. Cambridge, MA. Available from: https://www.jove.com/science-education/10198/compound-administration-i (2020).
  34. Liu, H. -L., et al. Magnetic resonance imaging enhanced by superparamagnetic iron oxide particles: usefulness for distinguishing between focused ultrasound-induced blood-brain barrier disruption and brain hemorrhage. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 29 (1), 31-38 (2009).
  35. Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N. Survivable stereotaxic surgery in rodents. Journal of Visualized Experiments. (20), e880(2008).
  36. Marty, B., et al. Dynamic study of blood-brain barrier closure after its disruption using ultrasound: a quantitative analysis. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 32 (10), 1948-1958 (2012).
  37. Alonso, A., Reinz, E., Fatar, M., Hennerici, M. G., Meairs, S. Clearance of albumin following ultrasound-induced blood-brain barrier opening is mediated by glial but not neuronal cells. Brain Research. 1411, 9-16 (2011).
  38. McDannold, N., Zhang, Y., Vykhodtseva, N. Blood-brain barrier disruption and vascular damage induced by ultrasound bursts combined with microbubbles can be influenced by choice of anesthesia protocol. Ultrasound in Medicine & Biology. 37 (8), 1259-1270 (2011).
  39. McDannold, N., Zhang, Y., Vykhodtseva, N. The Effects of Oxygen on Ultrasound-Induced Blood-Brain Barrier Disruption in Mice. Ultrasound in Medicine & Biology. 43 (2), 469-475 (2017).
  40. O'Reilly, M. A., Muller, A., Hynynen, K. Ultrasound insertion loss of rat parietal bone appears to be proportional to animal mass at submegahertz frequencies. Ultrasound in Medicine & Biology. 37 (11), 1930-1937 (2011).
  41. Abrahao, A., et al. First-in-human trial of blood-brain barrier opening in amyotrophic lateral sclerosis using MR-guided focused ultrasound. Nature Communications. 10 (1), 4373(2019).

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