Terapia sonodynamiczna w leczeniu glejaka wielopostaciowego w modelu mysim przy użyciu przenośnego stacjonarnego systemu ultrasonograficznego

Terapia sonodynamiczna to pozbawiona nacięć, specyficzna dla guza i o niskiej intensywności terapia ultradźwiękowa glejaka, tego szybko rosnącego i agresywnego guza mózgu. Wskazówki MR pozwalają na precyzyjne dostarczanie tej skoncentrowanej energii ultradźwiękowej do określonych obszarów mózgu, oszczędzając w ten sposób normalną tkankę mózgową i obszar elokwentny. Protokół ten stanowi dla naukowców wytyczne dotyczące przedklinicznej terapii sonodynamicznej i zawiera poparte literaturą parametry leczenia glejaka w modelu gryzoni.

Technika ta ma potencjał do leczenia guzów mózgu i innych rodzajów chorób ośrodkowego układu nerwowego przy użyciu promieniowania niejonizującego bez konieczności inwazyjnych operacji, bez konieczności bolesnej chemioterapii lub bez konieczności radioterapii. Zgłoszony protokół z tego badania można ogólnie uznać za powtarzalny i wiarygodny dla badaczy zainteresowanych skoncentrowanymi ultradźwiękami, skoncentrowanymi ultradźwiękami pod kontrolą MR, terapią sonodynamiczną i neuronaukami, podczas gdy wiedza techniczna jest niezbędna do właściwego postępowania z MRI i zogniskowanym systemem ultrasonograficznym. Procedurę zademonstruje Griffin Mess, inżynier badawczy i wschodząca gwiazda naukowca z mojego laboratorium.

Na początek przygotuj łóżko do rezonansu magnetycznego, umieszczając stożek nosowy w jego szczelinie. Następnie wsuń pręt gryzowy przez otwory pręta gryzowego znajdujące się na stożku nosowym i na końcu łóżka, tak aby koniec osłony przed zgryzem unosił się nad otwartą studzienką w łóżku MRI. Umieść znieczulone zwierzę na łóżku do rezonansu magnetycznego z uszami ustawionymi w jednej linii ze stereotaktycznymi otworami na nauszniki i zatrzasnij jego zęby przez osłonę przeciwgryzową, aby utrzymać ją na miejscu.

Przesuń stożek nosa do przodu, tak aby znalazł się nad czubkiem pyska zwierzęcia. Wsuń nauszniki przez otwory po obu stronach łóżka do rezonansu magnetycznego i podnieś głowę zwierzęcia, aż oba paski uszne będą mogły zmieścić się w kanałach słuchowych myszy. Upewnij się, że zwierzę znajduje się w wygodnej pozycji.

Następnie za pomocą płaskiego śrubokręta przykręć kompatybilne z MRI, aby zablokować oba nauszniki, stożek nosowy i pręt zgryzowy. Podczas gdy zwierzę czeka, umieść łóżko MRI na ciepłej poduszce grzewczej, aby utrzymać temperaturę ciała. Umieść fantom w odpowiednim miejscu na łóżku MRI, a następnie umieść łóżko MRI w kołysce MRI w odpowiednim gnieździe.

Umieść kołyskę MRI w odpowiednim miejscu w MRI. Wykonaj rezonans magnetyczny fantomu. Zdejmij podstawkę z otworu magnesu, ale trzymaj ją na skanerze.

Wyjmij łóżko MRI zawierające fantom z kołyski, a następnie umieść łóżko z fantomem w systemie MRGFUS, wsuwając kołek na spodzie w odpowiednie miejsce. Umieść końcówkę rejestracyjną w szczelinach magnetycznych na ramieniu przetwornika tak, aby była skierowana w dół w kierunku fantomu. W oprogramowaniu wybierz opcję Wyszukiwanie ostrości z przewodnikiem, a następnie włącz tryb impulsowania, aby rozpocząć wyszukiwanie ostrości z przewodnikiem.

Po przełączeniu trybu impulsowania użyj w lewo, w prawo, w górę, w dół, strona w górę i strona w dół, aby ręcznie poruszać się po ramieniu przetwornika odpowiednio w lewo, w prawo, do przodu, do tyłu, w górę i w dół. Dostosuj wskaźnik ręcznie we wszystkich trzech wymiarach, aż końcówka wskaźnika dotknie środka wzoru krzyża, który leży na górze fantomu. Osiowe plasterki fantomowe wypełnią ekran po prawej stronie.

Przewijaj te plasterki za pomocą paska przewijania myszy komputerowej. Dostosuj jasność, klikając i przytrzymując obraz, a następnie przesuwając mysz komputerową w górę lub w dół. Kliknij na środku fantomu, a pojawi się czerwone kółko.

Kliknij i przeciągnij okrąg, aż osiągnie tę samą średnicę i zrówna się z obwodem fantomu. Zapisz współrzędne tej pozycji początkowej, klikając ustaw LR, AP i SI. Kliknij przycisk Wyłącz tryb impulsowania. Wyjmij końcówkę rejestracyjną z ramienia przetwornika, a następnie wybierz opcję wyjdź z wyszukiwania ostrości.

Potwierdź pozycję początkową, aby zakończyć sekwencję inicjalizacji. Weź łóżko do rezonansu magnetycznego, na którym znajduje się zwierzę stereotaktyczne, i umieść je w kołysce do rezonansu magnetycznego podłączonej wcześniej do skanera MRI. Podłącz rurki anestezjologiczne wlotowe i wylotowe do odpowiednich rurek w aparacie do rezonansu magnetycznego.

wsuń kołyskę MRI zawierającą zwierzę do otworu MRI, upewniając się, że zachowałeś tę samą pozycję, w której umieszczono fantom. Wykonaj lokalizator, aby zobaczyć lokalizację mózgu zwierzęcia, a następnie skan MRI po kontraście T1 zależny obejmujący cały mózg przy użyciu ustawień MRI. W oprogramowaniu przejdź do głównej strony inicjalizacji i kliknij wyszukiwanie ostrości z przewodnikiem.

Następnie kliknij włączony tryb jog. Następnie umieść odrobinę odwirowanego żelu ultradźwiękowego na głowie zwierzęcia, tak aby żel pokrył całą skórę głowy nad czaszką. Następnie napełnij 80% łaźni wodnej wodą zdejonizowaną i odgazowaną i umieść łaźnię wodną na odpowiednich kolumnach na platformie.

Opuścić łaźnię wodną, aż dolna membrana dotknie żelu ultradźwiękowego na głowie zwierzęcia, tworząc powierzchnię sprzęgającą między wodą a żelem. Zanurz przetwornik ultradźwiękowy w łaźni wodnej, upewniając się, że na powierzchni przetwornika nie tworzą się pęcherzyki powietrza. Po opuszczeniu ramienia przetwornika wyrównaj szczeliny magnetyczne ze sobą, podczas gdy powierzchnia przetwornika pozostaje zanurzona.

W trybie zdjęć seryjnych przejdź do zakładki ustawień sonikacji i wprowadź czas sonikacji. Kliknij ikonę celu w górnej środkowej części strony i wybierz odpowiednie miejsca na odpowiednim wycinku MRI, w które ma być skierowany obszar ogniskowy FUS. Kliknięcie punktu fokalnego podświetli współrzędne, a odpowiadający mu obszar ogniskowej na obrazie zmieni kolor na niebieski.

Ostatnia kolumna w tabeli pokazuje poziom mocy, który ma być poddany sonikacji w każdym ognisku. Gdy wszystkie obszary ogniskowe są zadowalające, wybierz test ruchu. Gdy wszystko będzie gotowe, wybierz rozpocznij sonikację, aby rozpocząć protokół sonikacji, przesuwając przetwornik i stosując parametry FUS w każdym wybranym obszarze ogniskowym.

Tempo wzrostu guzów od fazy przed leczeniem do 24 godzin po leczeniu SDT obliczono na podstawie zmierzonej luminescencji. Wyniki pokazują, że leczone zwierzęta wykazały zmniejszenie wzrostu guza w porównaniu z grupą kontrolną. Co więcej, obrazowanie MR ze wzmocnieniem kontrastowym wykazało, że średnia intensywność środka kontrastowego w skali szarości w guzach wzrosła w grupie kontrolnej do większej wielkości niż w grupach leczonych, co wskazuje, że mniejsza ilość środka kontrastowego dostała się do guzów po leczeniu.

Chociaż opracowaliśmy zgłoszony protokół leczenia guzów mózgu glejaka, nie możemy się doczekać, aby dowiedzieć się, w jaki sposób inni koledzy i badacze zoptymalizują swoje własne parametry dla własnych badań. Dobrą wiadomością jest to, że terapia sonodynamiczna jest obecnie w pierwszej fazie badań klinicznych na ludziach i nie możemy się doczekać, aby dowiedzieć się o jej obietnicach dla naszych pacjentów. Aby uzyskać maksymalną skuteczność, konieczna jest przedkliniczna optymalizacja tej zgłoszonej terapii w modelach zwierzęcych w celu zbadania zestawu i otoczenia, w tym całej gamy sonosensybilizatorów, a także terapii skojarzonych.