脳回路の非侵襲的切断に対する標的ニューロン損傷

サマリー

プロトコルの目的は、脳内の非侵襲的な神経病変を産生するための方法を提供することです。この方法は、脳のパレンチマに循環神経毒を送達するために、一過性および焦点的な方法で血液脳関門を開くために磁気共鳴誘導集束超音波(MRgFUS)を利用する。

要約

外科的介入は、特定のタイプの医学的に難治性の神経疾患を治療するのに非常に有効である。このアプローチは、てんかんや運動障害など、特定可能な神経回路が重要な役割を果たす障害に特に有用です。現在利用可能な外科的モダリティは、有効である一方で、一般的に侵襲的な外科的処置を伴い、非標的組織に外科的傷害をもたらす可能性がある。その結果、非侵襲的および神経毒性の両方である技術を含むように外科的アプローチの範囲を拡大することが価値があるだろう。

ここでは、非侵襲的な方法で脳内の神経細胞の焦点、病変を産生するための方法が提示される。このアプローチは、静脈内マイクロバブルと共に低強度の集中超音波を一過性および焦点を当てて血液脳関門(BBB)を一時的かつ局所的に開くことを利用する。一過性BBBの開口の期間は、その後、局所的に投与された神経毒を標的とする脳領域に送達するために利用される。神経毒キノリン酸(QA)は、通常BBB不透過性であり、腹腔内または静脈内に投与すると十分に許容される。しかし、QAが脳組織に直接アクセスすると、ニューロンに有毒です。この方法は、特定の脳領域を標的とするラットおよびマウスで使用されている。MRgFUSの直後に、BBBの開封成功が、コントラスト強化T1重み画像を用いて確認される。処置後、T2イメージングは、脳の標的領域に限定された傷害を示し、標的領域におけるニューロンの喪失は、組織学的技術を利用して死後に確認することができる。特に、QAではなく生理食動物を注射した動物はBBBの開封を示すが、ドットは傷害または神経喪失を示さない。この方法は、精密脳内非侵襲的誘導手術(PING)と呼び、神経回路の障害に関連する神経障害を治療するための非侵襲的アプローチを提供しうる。

概要

この方法の目的は、脳の標的領域において非侵襲的な神経病変を産生する手段を提供することにある。このようなアプローチを開発するための根拠は、神経疾患に寄与する神経回路を切断することです。例えば、外科手術は、薬剤耐性てんかん(DRE)1のような特定の医学的に難治性の神経疾患の治療に非常に有効であり¹得る。しかし、利用可能な外科的モダリティのそれぞれは、脳に望ましくない担保損傷を生み出すという点で限界を有する。伝統的な切除手術は、出血、感染、血栓、脳卒中、発作、脳の腫脹、および神経損傷のリスクを伴う非常に侵襲的であり得^る2。低侵襲または非侵襲性である防除手術の代替手段には、レーザー間質熱療法および放射線手術が含まれ、DREにおける発作を抑制するのに有効であることが証明されている。最近では、高強度集中超音波(HIFU)によって産生される熱病変は、発作を減らすという約束を示している。HIFUは非侵襲的です。しかし、その治療ウィンドウは、頭蓋骨の近くに位置する非標的組織への熱損傷のリスクのために、現在、脳のより中央の領域に限定されています。このような制限にもかかわらず、手術の利点は、多くの場合、潜在的なリスクを上回る。例えば、DREの手術は副次的な脳損傷を引き起こす可能性がありますが、発作を抑制し、生活の質を向上させる有益な効果は、通常、外科的リスクよりも優勢です。

本明細書に記載される方法は、....

プロトコル

ここに記載されているすべての方法は、バージニア大学動物のケアと使用委員会によって承認されています.

1. 試薬の調製

1. 手術当日、6.0 mLの注射キノリン酸(QA)を準備します。450 mg の QA を 1.0 N NaOH の 4.0 mL に溶解します。0.6 mLの10x PBS、pHを7.4に加え_、0.22μmのシリンジフィルターを通してdH 2 O.フィルターで6.0 mLの最終容積に持ち込みます。この溶液は4°Cで2週間安定である。
2. デカフルオロブタンガスからのプローブ超音波処理により正常食ライン中のマイクロバブルの水分散を調製し、DSPC/PEGステアリン酸単層シェル¹²で安定化する。
3. 正常な重力で浮揚によってマイクロバブルをサイズ化します。マルチサイザーIIIカウンターを使用してエレクトロゾーンセンシングによりマイクロバブル濃度とサイズを決定します。マイクロバブル濃度とサイズ分布は、それぞれ6 x 10⁸/mLおよび〜2μm(平均粒子径)である必要があります。最大の気泡は浮揚除外/分離によって除去されます。
4. あるいは、市販のマイクロバブルを購入する。

2. 動物の準備

1. 動物(ラットまたはマウス)を出産後....

結果

このセクションでは、新皮質異形成に位置するニューロンに対するPINGの効果について説明する。組織異形成は、薬剤耐性てんかん患者の脳において共通の特徴であり、および発作原発性異形成の外科的除去は、発作¹⁵の優れた制御を提供することができる。したがって、異形成脳組織に対するPINGの効果を定義することは重要な優先事項です。遺伝子皮質異形成のラットモデルは、チッシュラットが、通常位置付けされた新皮質の下に位置する異形成組織(皮質下バンドヘテロトピア)を呈するため、この問題を研究するために選択された(図3)16。¹⁶異形成と上層の新皮質の両方が機能し、特徴的な新皮質の結合性を示すニューロンを含み^{、17,18。17,}

チッシュラット脳のヘテロトピアを標的とするPINGは、異形成ニューロンの焦点ニューロン喪失を生じに有効であ.......

ディスカッション

PING法は、非侵襲的な標的ニューロン病変を生じるように設計されている。^,この方法は、焦点を絞った超音波^{,3、4、5、6、74,5}の³分野における研究の強力で成長基盤に由来する。⁶⁷BBBの一時的な開口部を介して脳のparenchymaの特定の領域への焦点アクセスを提供する能力は、通常、脳へのアクセスを得ない多種多様な薬剤を提供するための道を作り出した。この機会は、主に貧しいBBB透過性を有する治療薬の中央送達のために進められている。PING法は、神経機能障害に寄与する回路を破壊するという究極の目標を持つ神経毒を提供することによって、異なる方法で同じ機会を活用します。異常な神経回路は、特定の神経疾患^{22,151.......}

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-ClinScan MRIシステム	Bruker Biospin, Ettinglen, Germany		MR Image Acquisition
Acoustic Gel	Litho CLEAR	11-601	高粘度 音響透過ゲル
DPX 埋込 中	電子顕微鏡 Sciences	13512	樹脂ベースカバー ガラス封入剤
Fluoro-Jade B	EDM Millipore	AG310	高親和性染色変性ニューロン
フルオバック麻酔吸着器	ハーバード装置	34-0388	有機麻酔スカベンジャー
FUSシステム	画像誘導療法、ペサック、フランス	LabFUS	MR互換小動物焦点超音波システム
ガドジアミド	GEヘルスケアAS、オスロ、ノルウェー	Omniscan	MR造影剤
ヘパリン	SAGENT	NDC2502140010	抗凝固剤
皮下注射針 30G x 1/2	Becton-Dickinson	26027	尾静脈カテーテル
インスリン注射器 28G1/2 (1ml)	EXEL	26027	尾静脈カテーテルへの注射剤の投与
イソフルオランアトマイザー	SurgiVet	VCT302	麻酔投与
イソフルラン	ヘンリー・シャイン	NDC1169567762	麻酔
KMnO4	Sigma	223468	オロジェイドB染色に使用される試薬
バブル	内部で製造:A.クリバノフ	305106	血液脳関門破壊剤
マイクロバブル (商業ソース)	Lantheus Medical Imaging, North Billerica, MA	Definity マイクロバブル	血液脳関門破壊剤
モニタリング &ゲーティングシステム	小動物用器具	モデル1030	呼吸モニタリング
マルチサイザー 3 コールターカウンター	ベックマン・コールター、ハイアリア、FL	マルチサイザー 3	マイクロバブルの平均サイズを決定するために使用
Optixcare EYE LUBE	CLC MEDICA、オンタリオ州、カナダ	11611	角膜保護剤-アイルーブ
PE10 チューブ	ベクトン・ディキンソン	427401	尾静脈カテーテル成分
キノリン酸	サンタクルーズバイオテクノロジー、テキサス州ダラス	CAS 89-00-9	神経毒
Sprague-Dawley ラット	タコニックバイオサイエンス	SD-M	ラットモデル
シリンジポンプ	カーネギーメディシン	CMA 100	キノリン酸の制御送達
サーモガイドソフトウェア	画像誘導療法、ペサック、フランス	サーモガイド	ドライブ ラボ FUS システム
Tish Rats	社内コロニー		ラット モデル
Veet 脱毛クリーム	Reckitt Benckiser		頭皮の毛の除去

フルマイクロ