$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Therapeutische echografie is een opkomende technologie gericht op de behandeling van hersenziekten op een niet-invasieve manier, deels door de toegang van therapeutische middelen tot de hersenen te vergemakkelijken1,2,3. Aangezien slechts een klein deel van de therapeutische antilichamen gericht tegen hersenziekten wordt opgenomen door en vastgehouden in de hersenen4, biedt therapeutische echografie de mogelijkheid om hun opname en doelbetrokkenheid te verhogen5,6.
In ons laboratorium ontwikkelen we therapeutische benaderingen voor neurodegeneratieve ziekten waarbij een antilichaam in verschillende formaten wordt afgeleverd over de bloed-hersenbarrière (BBB) met behulp van microbubbels. Om dit te bereiken, wordt echografie via de schedel in de hersenen op meerdere plekken toegepast met behulp van een scanmodus die we scanning ultrasound (SUS) noemen 7. De mechanische interactie tussen de ultrasone energie, de intraveneus geïnjecteerde microbubbels en de vasculatuur van de hersenen scheidt tijdelijk de tight junctions van de BBB in een bepaald ultrasoonapparaat, waardoor antilichamen en andere ladingen, waaronder therapeutische middelen, deze barrière effectief kunnen passeren7,8,9 . Bovendien is aangetoond dat echografie de opname van antilichamen uit de interstitiële hersenen in hersencellen, zoals neuronen, vergemakkelijkt, waar het antilichaam zich door het cellichaam en zelfs in neuritische processen verdeelt5,10.
De ziekte van Alzheimer wordt gekenmerkt door een amyloïde-β en tau-pathologie11, en een groot aantal diermodellen is beschikbaar om pathogene mechanismen te ontleden en therapeutische strategieën te valideren. Een SUS-benadering, waarbij echografie wordt toegepast in een sequentieel patroon over de hele hersenen, wanneer herhaald gedurende verschillende behandelingssessies, kan amyloïde plaquepathologie in de hersenen van amyloïde-β-deponerende amyloïde precursor eiwit (APP) mutante muizen verminderen en microglia activeren die het amyloïde opnemen, wat leidt tot verbetering van de cognitieve functie7. BBB-opening met echografie en microbubbels vermindert ook tau-pathologie in pR5, K3 en rTg4510 tau transgene muizen5,12,13. Belangrijk is dat, terwijl microglia extracellulaire eiwitafzettingen verwijderen, een van de onderliggende klaringsmechanismen voor intraneuronale pathologieën geïnduceerd door SUS de activering van neuronale autofagie12 is.
Hier schetsen we een experimenteel proces, waarbij fluorescerend gelabelde antilichamen worden bereid en vervolgens worden gemengd met in-house lipide-gebaseerde microbubbels, gevolgd door retroorbitale injectie in verdoofde muizen. Retroorbitale injectie is een alternatief voor staartaderinjectie waarvan we hebben vastgesteld dat het even effectief en eenvoudiger is om herhaaldelijk uit te voeren. Dit wordt onmiddellijk gevolgd door het aanbrengen van SUS op de hersenen. Om de therapeutische antilichaamopname te bepalen, worden muizen opgeofferd en wordt de verhoogde antilichaamconcentratie in de hersenen vervolgens gekwantificeerd. Als proxy van de verandering in de homeostase van de hersenen wordt microgliale fagocytische activiteit bepaald door histologie en volumetrische 3D-reconstructie.
De gegenereerde gegevens suggereren dat ultrasone toediening van antilichamen een potentieel aantrekkelijke benadering is om neurodegeneratieve ziekten te behandelen. Het protocol kan op dezelfde manier worden toegepast op andere kandidaat-geneesmiddelen, evenals modelladingen zoals fluorescerend gelabelde dextrans van gedefinieerde afmetingen14.