A barreira hemencefálica (BBB) pode ser temporariamente interrompida com ultrassom focado (ME) mediado por microbolhas. Aqui, descrevemos um protocolo passo-a-passo para abertura BBB de alto rendimento in vivo usando um sistema de FUS modular acessível para especialistas em não-ultrassom.
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Artigo de método
Um sistema de neuronação estereática guiada por imagem de alta produtividade e sistema de ultrassom focado para abertura de barreira hemencefálica em roedores
* These authors contributed equally
Neste artigo
Resumo
Resumo
A barreira hemencefálica (BBB) tem sido um grande obstáculo para o tratamento de várias doenças cerebrais. As células endoteliais, conectadas por junções apertadas, formam uma barreira fisiológica impedindo que grandes moléculas (>500 Da) entrem no tecido cerebral. O ultrassom focado (FUS) mediado por microbolhas pode ser usado para induzir uma abertura de BBB local transitória, permitindo que drogas maiores entrem no parenchyma cerebral.
Além de dispositivos clínicos em larga escala para tradução clínica, a pesquisa pré-clínica para avaliação de resposta terapêutica de candidatos a medicamentos requer configurações dedicadas de ultrassom animal para abertura de BBB direcionada. De preferência, esses sistemas permitem fluxos de trabalho de alto rendimento com alta precisão espacial, bem como monitoramento integrado de cavitação, enquanto ainda são econômicos tanto no investimento inicial quanto nos custos de execução.
Aqui, apresentamos um sistema de FUS ANIMAL de pequeno animal bioluminescência e raios-X guiado que se baseia em componentes disponíveis comercialmente e preenche os requisitos acima mencionados. Uma ênfase particular foi colocada em um alto grau de automação facilitando os desafios tipicamente encontrados em estudos de avaliação de medicamentos pré-clínicos de alto volume. Exemplos desses desafios são a necessidade de padronização para garantir a reprodutibilidade de dados, reduzir a variabilidade intra-grupo, reduzir o tamanho da amostra e, assim, cumprir com os requisitos éticos e diminuir a carga de trabalho desnecessária. O sistema BBB proposto foi validado no âmbito da abertura do BBB facilitou testes de entrega de medicamentos em modelos de xenoenxerto derivados do paciente de glioblastoma multiforme e glioma médio difuso.
Introdução
A barreira hematoencefálica (BBB) é um grande obstáculo para a entrega de drogas no cérebro. A maioria das drogas terapêuticas desenvolvidas não atravessam o BBB devido aos seus parâmetros físico-químicos (por exemplo, lipoficidade, peso molecular, aceitadores de vínculos de hidrogênio e doadores) ou não são retidos devido à sua afinidade com transportadores efflux no cérebro1,2. O pequeno grupo de drogas que podem atravessar o BBB são tipicamente pequenas moléculas lipofílicas, que só são eficazes em um número limitado de doenças cerebrais1,2. Como co....
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Protocolo
Todos os experimentos in vivo foram aprovados pelo comitê de ética holandês (número de licenças AVD114002017841) e pelo Corpo de Bem-Estar Animal da Vrije Universiteit Amsterdam, nos Países Baixos. Os investigadores foram treinados no básico do sistema de FUS, a fim de minimizar o desconforto dos animais.
1. Sistema de ultrassom focado
NOTA: A configuração descrita é um sistema de disrupção BBB construído em casa com base em componentes disponíveis comercialmente e inclui um cone personalizado impresso em 3D e uma plataforma estereotática destacável. O sistema é projetado modular, o que facilita modificações de aco....
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Resultados
O sistema fus descrito (Figura 1 e Figura 2) e o fluxo de trabalho associado têm sido usados em mais de 100 animais e produziram dados reprodutíveis em camundongos saudáveis e tumores. Com base na cavitação registrada e na densidade espectral nos harmônicos no momento de pico da injeção de bolus de microbolhas, o poder espectral de cada frequência pode ser calculado utilizando-se a análise de Fourier, conforme explicado na etapa 4 do Protocolo. Com base no proto.......
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Discussão
Neste estudo, desenvolvemos um sistema de FUS baseado em imagem econômico para interrupção transitória do BBB para o aumento da entrega de medicamentos no parênquim cerebral. O sistema foi construído em grande parte com componentes comercialmente disponíveis e em conjunto com raio-X e BLI. A modularidade do projeto proposto permite o uso de diversas modalidades de imagem para planejamento e avaliação em fluxos de trabalho de alto rendimento. O sistema pode ser combinado com modalidades de imagem 3D de alta resolução mais.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Este projeto foi financiado pelo KWF-STW (Drug Delivery by Sonoporation in Childhood Diffuse Intrínsic Pontine Glioma and High-grade Glioma). Agradecemos a Ilya Skachkov e Charles Mougenot por sua contribuição no desenvolvimento do sistema.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Seringa luer-lock de 1 mL | Becton Dickinson | 309628 | Plastipak |
| 19 G agulha | Terumo Agani | 8AN1938R1 | |
| 23 G agulha | Terumo Agani | 8AN2316R1 | |
| 3M Transpore fita cirúrgica | Ciência aplicada à vida | 7000032707 | ou similar |
| Gerador de forma de onda arbitrária | Siglent | n.a.SDG1025 | , 25 MHz, 125 Msa/s |
| Stereotact automatizado | construído internamente | n.a.Stereotact | com todos os elementos foram construídos internamente |
| Bruker In-Vivo Xtreme | Bruker | n.a.Inclui | software |
| Solução de NaCl tamponado | B. Braun Melsungen AG | 220/12257974/110 | |
| Cloridrato de buprenorfina | Indivior UK limitado | n.a.0.324 | mg |
| Enriquecimento de gaiola: papel-polpa casa inteligente | Bio serviços | n.a.Filtro | |
| de carbono | Bickford | NC0111395 | Omnicon f/air |
| Colher de cerâmica | n.a | n.a.Cotonetes | |
| algodão | |||
| , sal de potássio | Ouro Biotecnologia | LUCK-1 | |
| Etanol | VUmc farmácia | n.a.70 | % |
| Evans Blue | Sigma Aldrich | E2129 | |
| Fresenius NaCl 0,9% | Fresenius Kabi | n.a.NaCl | 0,9%, 1000 mL |
| Histoacryl | Braun Surgical | n.a.Histoacryl | 0,5 mL |
| Hydrophone | Precision Acoustics | n.a.Seringa | |
| insulina | Becton Dickinson | 324825/324826 | 0,5 mL e 0,3 mL |
| Isoflurano | TEVA Pharmachemie BV | 8711218013196 | 250 mL |
| Cetamina | Alfasan | n.a.10 | %, 10 mL |
| Alimento para ratos: Teklad global 18% proteína dieta para roedores | Envigo | 2918-11416M | |
| Cateter Neoflon | Becton Dickinson | 391349 | 26 GA 0,6 x 19 mm |
| Osciloscópio Tecnologias | Keysight | n.a.InfiniiVision | DSOX024A |
| Tubos de plástico | Greiner bio-one | 210261 | de 50 mL |
| Eletrônica e Innovation Ltd | 210L | Modelo 210L | |
| Pré-amplificador DC Acoplador Precision | Acoustics | n.. | Número de série: DCPS94 |
| Tesoura | Sigma Aldrich | S3146-1EA | ou similar |
| Sedazine | AST Farma | n.a.2 | % |
| SonoVue microbolhas | Bracco | n.a.8 | µ l/ml |
| Água estéril | Fresenius Kabi | n.a.1000 | mL |
| Seringa | n.a.a.várias | seringas podem ser usadas | |
| Temgesic | Indivior UK limitd | n.a.0.3 | mg/ml |
| Transdutor | Precision Acoustics | n.a.1 | MHz |
| Pinças | Sigma Aldrich | F4142-1EA | ou |
| similar Gel de ultrassom | Laboratórios Parker Inc. | 01-02 | Aquasonic 100 |
| Vidisic gel | Bausch + Lomb | n.a.10 | g |
Referências
- Lipinski, C. A. Lead- and drug-like compounds: the rule-of-five revolution. Drug Discovery Today: Technologies. 1 (4), 337-341 (2004).
- Pardridge, W. M. Blood-brain barrier delivery. Drug Discovery Today. 12 (1-2), 54-61 (2007).
- Alli, S., et al.
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Reimpressões e permissões
