Ultrassom focado com agentes de microbolhas pode abrir a barreira cerebral sanguínea de forma focal e transitória. Esta técnica tem sido usada para fornecer uma ampla gama de agentes através da barreira cerebral do sangue. Este artigo fornece um protocolo detalhado para a entrega localizada ao cérebro de roedores com ou sem orientação de ressonância magnética.
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Artigo de método
Uma abordagem benchtop para a abertura da barreira cerebral de sangue específica do local usando ultrassom focado em um modelo de rato
Neste artigo
Resumo
Resumo
Cirurgia estereotaxica é o padrão ouro para a droga localizada e a entrega de genes para o cérebro de roedores. Essa técnica tem muitas vantagens sobre a entrega sistêmica, incluindo localização precisa para uma região cerebral alvo e redução de efeitos colaterais fora do alvo. No entanto, a cirurgia estereotaxa é altamente invasiva, o que limita sua eficácia translacional, requer longos tempos de recuperação e oferece desafios ao atingir múltiplas regiões cerebrais. O ultrassom focado (FUS) pode ser usado em combinação com microbolhas circulantes para abrir transitoriamente a barreira cerebral do sangue (BBB) em regiões de tamanho milímetro. Isso permite a localização intracraniana de agentes entregues sistematicamente que normalmente não conseguem atravessar o BBB. Esta técnica fornece uma alternativa não invasiva à cirurgia estereotaxa. No entanto, até o momento, essa técnica ainda não foi amplamente adotada em laboratórios de neurociência devido ao acesso limitado a equipamentos e métodos padronizados. O objetivo geral deste protocolo é fornecer uma abordagem de bancada para a abertura do FUS BBB (BBBO) que seja acessível e reproduzível e, portanto, possa ser facilmente adotada por qualquer laboratório.
Introdução
Apesar das muitas descobertas na neurociência básica, o número de tratamentos emergentes para distúrbios neurodesenvolvimentantes e neurodegenerativos permanece relativamente limitado1,2. Uma compreensão mais profunda dos genes, moléculas e circuitos celulares envolvidos em distúrbios neurológicos tem sugerido tratamentos promissores irrealizáveis em humanos com técnicas atuais3. Tratamentos eficazes são muitas vezes limitados pela necessidade de ser penetrável cerebral e específico do local4,5,6
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Protocolo
Todos os procedimentos experimentais foram realizados de acordo com as diretrizes do Comitê Institucional de Atenção e Uso de Animais (IACUC) da UAB.
1. Configuração focada do equipamento de condução de ultrassom
- Utilize 50 cabos BNC coaxiais Ohm para conectar (1) a entrada do transdutor de ultrassom à saída do amplificador RF e (2) a entrada do amplificador RF à saída do gerador de função.
- Ajuste o modo gerador de função para uma rajada sinusoide uma vez por segundo com um ciclo de 1% de serviço.
- Para o transdutor de imersão de baixa potência de 1 MHz úmido com uma distância focal de 0,8 polegadas usada com um a....
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Resultados
Aqui, demonstramos que o ultrassom focado com microbolhas pode induzir abertura de BBB localizada utilizando os parâmetros especificados acima com o transdutor de imersão de baixa potência(Figura 3) e o transdutor FUS(Figura 4). Primeiro, em experimentos iniciais, o transdutor de imersão de baixa potência foi direcionado para um hemisfério cerebral anterior(Figura 3b) ou medial(Figura 3a). Os animais fo.......
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Discussão
Aqui descrevemos uma abordagem benchtop para microbolhas assistida fus bbb abertura com abordagens alternativas, incluindo, dois transdutores diferentes e métodos para direcionamento intracraniano com e sem orientação de ressonância magnética. Atualmente, para estabelecer a abertura do FUS BBB guiado por RESSONÂNCIA Magnética no laboratório, há a opção de comprar excelentes dispositivos prontos para uso que fornecem resultados altamente padronizados e reprodutíveis com interfaces fáceis de usar. No entanto, muitos labora.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Esta pesquisa foi apoiada em parte por uma bolsa de Infraestrutura de Pesquisa da NSF EPSCoR para a Universidade Clemson (1632881). Além disso, esta pesquisa foi apoiada em parte pelo Civitan International Research Center, Birmingham, AL. Os autores reconhecem com gratidão o uso dos serviços e instalações da Universidade do Alabama em Birmingham Small Animal Imaging Shared Facility Grant [NIH P30 CA013148]. Os autores reconhecem Rajiv Chopra por seu apoio e orientação.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Bubble shaker | Lantheus Medical Imaging | VMIX | VIALMIX, dispositivo de ativação usado para ativar microbolhas Definity microbolhas |
| Plugue do cateter/ Tampa de injeção | Tecnologias de infusão SAI | Número da peça: IC | Plugue do cateter/ Tampa de injeção |
| Corante azul Evans Sigma | E2129-10G | Corante azul Evans | |
| Gerador de função | Tektronix | AFG3022B | Canal duplo, 250MS/s, |
| transdutor FUS de 25MHz, 1.1MHz | FUS Instruments | TX-110 | Transdutor de ultrassom com foco esférico compatível com ressonância magnética de 1 MHz com um hidrofone |
| Almofada de aquecimento para camundongos e ratos | Kent Scientific | PS-03 | Almofada de aquecimento - PhysioSuite para camundongos e ratos |
| Bomba de infusão | KD Scientific | 780100 | KDS 100 Legacy Bomba de infusão de seringa única Fita |
| Kapton | Gizmo Dorks | https://www.amazon.com/dp/B01N1GGKRC/ ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_GbR7Db56HKD91 | Fita Gizmo Dorks Kapton (Poliimida) para Impressoras 3D e Impressão, 8 x 8 polegadas, 10 Folhas por Pacote |
| Transdutor de imersão de baixa potência, | Olympus | V303-SU | , 1 MHz, 0.50 in. Diâmetro do elemento, estilo de caixa padrão, conector UHF reto, F = 0,80 IN |
| conjuntos de ímã | WINOMO | https://www.amazon.com/dp/B01DJZQJBG/ ref = cm_sw_em_r_mt_dp_U_JYQ7DbM32E5QC | WINOMO 15mm costurar em fechos de saco magnético para costura Scrapbooking - 10 conjuntos |
| amplificador de RF | E & I | A075 | 75W |
| Cateter de veia caudal | BD | 382512/ Fisher Item: | NC1228513 24g BD Insyte Autoguard blindado IV cateteres (não alados) |
| Microbolhas de contraste de ultrassom | Lantheus Medical Imaging | DE4, DE16 | DEFINITY (Perflutren Lipid Microsphere) |
| Gel de ultrassom | Aquasonic | https://www.amazon.com/dp/B07FPQDM4F/ ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_D6Q7Db3J9QP7P | Ultrasound Gel Aquasonic 100 Transmissão 1 Litro Squeeze |
| Bottle Conjuntos de infusão com asas, 22ga. | Fisher Healthcare | 22-258087 | Terumo Surflo Winged Infusion |
| Sets software do controlador do motor | N/A | N/A | software personalizado escrito em LabView para controlar o ambiente de tempo de execução do controlador do motor Velmex |
| para o software do controlador do motor | National Instruments | LabView runtime engine versão 2017 ou superior | https://www.ni.com/en-us/support/downloads/software-products/download.labview.html |
| Atuador de estágio linear de 3 eixos (posicionador XYZ) | Parafusos Velmex | ||
| Velmex MB-1 | BiSlide Bolt 1/4-20x3/4" Parafuso de cabeça de soquete (pacote de 10), Qtd:3 | ||
| controlador de motor | Controle Velmex | VXM-3 | controle de motor de passo programável de 3 eixos, Qtd:1 |
| grampos de montagem | Velmex | MC-2 | Cleat, 2 furos BiSlide, Qtd:6 |
| grampos de montagem | Velmex | MC-2 | Cleat, 2 furos BiSlide, Qtd:2 |
| conversor usb para serial | Velmex | VXM-USB-RS232 | USB para RS232 10ft, Qty:1 |
| estágio linear do eixo x Velmex | MN10-0100-M02-21 | BiSlide, viagem=10 polegadas, 2 mm/rot, limites, NEMA 23, Qtd:1 | |
| motor de passo do eixo x | Velmex | PK266-03A-P1 | Vexta Tipo 23T2, Motor de Passo de Eixo Único, Qtd:1 |
| estágio linear do eixo y | Velmex | MN10-0100-M02-21 | BiSlide, viagem=10 polegadas, 2 mm/rotação, limites, NEMA 23, Qtd:1 |
| motor de passo do eixo y | Velmex | PK266-03A-P1 | Vexta Tipo 23T2, Motor de Passo de Eixo Único, Qtd:1 |
| amortecedor de eixo z | Amortecedor Velmex | D6CL-6.3F | D6CL para Tipo 23 Amortecedor de Passo de Eixo Duplo Motor, Qtd:1 |
| estágio linear do eixo z | Velmex | MN10-0100-M02-21 | BiSlide, viagem=10 polegadas, 2 mm/rotação, limites, NEMA 23, Qtd:1 |
| motor de passo do eixo z | Velmex | PK266-03B-P2 | Vexta Tipo 23T2, Motor de Passo de Eixo Duplo, Qtd:1 |
| arquivos | |||
| Montagem e ponteiro | do transdutor de imersãohttps://www.tinkercad.com/things/cRgTthGXSRq | ||
| Quadro estereotáxico | https://www.tinkercad.com/things/ilynoQcdqlH | ||
| quadro estereotáxico | https://www.tinkercad.com/things/aZNgqhBOHAX | ||
| 9.4T pequeno furo animal MRI | Bruker | Bruker BioSpec 94/20 | ParaVision versão 5.1 |
| AAV9-hsyn-GFP | Addgene | ||
| Creme removedor de cabelo | Church & Dwight | Nair creme | |
| gadobutrol agente de contraste de ressonância magnética | Bayer | Gadavist (Gadobutrol, 1mM / mL) | |
| Quadro estereotáxico | Stoelting | # 51500 | não compatível com ressonância magnética |
| dispositivo de entrega de FUS chave na mão | FUS Instruments | RK-300 | pronto para usar FUS compatível com ressonância magnética para roedores |
Referências
- 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).
- Schoepp, D. D. Where will new neuroscience therapi....
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Reimpressões e permissões
