Лечение опухолей головного мозга на мышиной модели с помощью сонодинамической терапии

Аннотация

Источник: Mess, G., et al. Сонодинамическая терапия для лечения мультиформной глиобластомы на мышиной модели с использованием портативной настольной сфокусированной ультразвуковой системы. J. Vis. Exp. (2023)

В этом видео демонстрируется протокол проведения сонодинамической терапии опухоли головного мозга на мышиной модели с использованием сфокусированного ультразвука под магнитно-резонансным контролем (MRgFUS). Перед лечением вводится предшественник соносенсибилизатора, который накапливается в опухолевых клетках и активируется сфокусированным ультразвуком для производства активных форм кислорода (АФК). Эти АФК вызывают окислительный стресс, что приводит к гибели опухолевых клеток и снижению пролиферации.

Протокол

Все процедуры, связанные с животными моделями, были рассмотрены местным институциональным комитетом по уходу за животными и ветеринарным советом JoVE.

1. Процедуры магнитно-резонансной томографии (МРТ)

1. Возьмите кровать для МРТ со стереотаксически закрепленным животным и поместите ее в колыбель для МРТ, предварительно подключенную к МРТ-сканеру (см. Таблицу материалов), приложив отверстие для кровати МРТ на ее конце к колышку на подставке для МРТ, как показано на рисунке 1. Прикрепите входную и выходную трубки для анестезии к соответствующим трубкам в аппарате МРТ.

2. Вставьте люльку для МРТ с животным в отверстие для МРТ, убедившись, что она остается в том же положении, в котором был помещен фантом.

3. Выполните локализатор, чтобы увидеть расположение мозга животного, а затем постконтрастное МРТ-взвешенное Т1-взвешенное сканирование, охватывающее весь мозг.

4. Экспортируйте МРТ-сканирование в виде набора несжатых файлов DICOM, по одному для каждого среза.

2. Лечение сфокусированным ультразвуком (Рисунок 2)

1. После завершения сканирования извлеките животное из колыбели МРТ и поместите его на платформу, вставив переднюю часть кровати в соответствующий колышек в задней части платформы, а спинку кровати — в соответствующий колышек.

2. Подсоедините входную трубку кровати для МРТ к источнику изофлурана для анестезии и установите расход газа на 1,0 мл/мин, а испаритель на 2,0% для поддержания анестезии. Подсоедините выходную трубку к канистре с угольным фильтром для абсорбции анестезии.

3. Перенесите набор файлов DICOM на компьютер и поместите их в папку в главном рабочем каталоге текущего исследования.

4. В программном обеспечении перейдите на главную страницу инициализации и включите режим Jog Mode, нажав на Guided Focus Finding, а затем нажав на Jog Mode On.

5. Нанесите каплю центрифугированного ультразвукового геля на голову животного, причем геля достаточно, чтобы покрыть всю кожу головы над черепом.

6. Налейте в водяную баню деионизированную (DI) и дегазированную воду до 80%, а затем установите водяную баню на соответствующие колонны на платформе.

7. Опустите водяную баню, наполненную деионизированной водой, до тех пор, пока нижняя мембрана не соприкоснется с ультразвуковым гелем на голове животного, образуя поверхность связи между водой и гелем. Следите за тем, чтобы ультразвуковой гель покрывал всю голову животного до водяной бани и чтобы между водяной ванной и кожей головы мыши не было пузырьков воздуха.

8. Погрузите ультразвуковой датчик в водяную баню, убедившись, что на поверхности датчика не образуются пузырьки воздуха.

9. Опустите кронштейн датчика в режиме Jog Mode Down к частично погруженному датчику и соедините его с датчиком, совместив магнитные пазы друг с другом, пока поверхность датчика остается погруженной.

10. Выключите режим Jog Mode, а затем выйдите из Focused Finding, как это было сделано на этапе инициализации. Обязательно подтвердите исходное положение, как это было сделано ранее.

11. Перейдите на вкладку «Лечение», а затем загрузите файлы МРТ с постконтрастным веществом T1, нажав на значок папки в верхней части экрана. Выберите папку, содержащую файлы DICOM, которые были загружены на компьютер ранее, и откройте их. Этот шаг должен автоматически загрузить все файлы DICOM в верхней правой панели.

12. Затем на вкладке «Режим ультразвуковой обработки» выберите подходящий режим лечения, выбрав «Всплеск» или «Непрерывная волна». Если вы находитесь в режиме серийной обработки, на вкладке «Настройки ультразвуковой обработки» введите длину серии, период серии и количество периодов. Эти параметры будут соответствовать каждому положению ультразвука. Если вы работаете в режиме непрерывной волны, вводите только длительность ультразвуковой обработки.

ПРИМЕЧАНИЕ: В данном исследовании использовалась непрерывная волновая мода в течение 120 с.

13. Нажмите на значок цели в верхней части страницы и выберите правильные места на правильном срезе МРТ, куда должна быть направлена фокальная область сфокусированного ультразвука (FUS). При нажатии на него будет присутствовать светло-красный квадрат с красным кругом. Можно выбрать более одного варианта.

14. Слева от снимка МРТ находится таблица, которая будет заполнена 3D-координатами выбранных фокусных областей. В последнем столбце таблицы укажите уровень мощности, который должен быть обработан ультразвуком в каждой фокусной точке, который может быть рассчитан отдельно для каждого датчика, используемого для получения желаемых уровней давления или интенсивности. Нажмите на каждую фокальную точку в таблице, чтобы подтвердить, что приведет к выделению координат, и соответствующая фокальная область на изображении станет синей. заметка: Обратитесь к техническому описанию датчика, чтобы определить, как перевести уровень мощности, введенный в таблицу, в давление или интенсивность, поскольку эти значения зависят от датчика.

15. После того как все фокусные области будут заполнены, выберите «Тест движения». Это побудит программное обеспечение переместить датчик ко всем фокальным точкам, чтобы обеспечить возможность перемещений. После подтверждения программное обеспечение покажет Motion Test Complete. Если возникает ошибка, отрегулируйте фокусные области так, чтобы они могли поместиться в пределах 3D-осей двигателей преобразователя.

16. Когда все будет готово, выберите «Начать ультразвуковую обработку», чтобы начать протокол ультразвуковой обработки, перемещая преобразователь и применяя правильные параметры FUS в каждой выбранной области фокусировки.

17. После завершения протокола ультразвуковой обработки отсоедините датчик от кронштейна датчика, снимите водяную баню с платформы и сотрите ультразвуковой гель с кожи головы животного.

18. Открутите прикусные и ушные планки, снимите животное с кровати для МРТ, а затем положите животное на теплую подушку до тех пор, пока животное не придет в себя от наркоза. На этом этапе верните животное в клетку.

19. Для последующих животных повторите тот же протокол, начиная с раздела 6. 20. После обработки желаемых животных очистите все поверхности, к которым прикасались животные, 70% этанолом (см. Таблицу материалов).

21. Выйдите из программного обеспечения, а затем выключите и выключите каждую единицу оборудования.

Результаты

Рисунок 1: Размещение животных. (A) Ложе и люлька для МРТ с различными маркировками: 1. Колыбель для МРТ. 2. Стереотаксическое ложе для МРТ. 3. Ушные планки. 4. Закусочная батончик. 5. Носовой обтекатель. 6. Отверстие для прик...

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
7T PET-MR система	Bruker	Biospec 70/30
Алюминиевая фольга	Reynolds Brand
Amplifier	FUS Instruments	2175
Athymic nude мыши	Charles River Laboratories	Код штамма 490
Контейнер для отходов с изофтораном углем	Patterson Scientific	78909457
Computer	FUS Instruments	2269
Крышка стекла	Fisherbrand	12-545J
Настольный монитор	ASUS	VZ239H
Электронная бритва	Wahl	93235-002
Фетальная бычья сыворотка	Thermo Fisher Scientific	16000044
Функциональный генератор	Siglent	QS0201X-E01B
Гадолиниевое контрастное вещество (Гадавист)	McKesson Corporation	2068062
Марля	Henry Schein	101-4336
Тепловая лампа
Грелка	Kent Scientific	RT-0501
Индукционная камера	Patterson scientific	78933388
Испаритель изофторана	Patterson Scientific	78916954
Isoflurane	Covetrus	29405
Система изофлурана	Patterson Scientific
спектр IVIS	Перкин Элмер	124262
Наир	Черч и Дуайт Ко.
Офтальмологическая мазь	Puralube vet мазь
RK-50 MRgFUS система	FUS Instruments	2182
Чешуйка
Лезвие скальпеля	Covetrus	7319
Ручка скальпеля	Fine Science Tools	91003-12
Набор отверток	Jakemy	JM-8160
Маркер кожи	Time Out	D538,851
Стереотаксическая рамка	Kopf Instruments	5000
Стереотаксическая МРТ прототип пластиковое приспособление для визуализации	FUS Instruments
Преобразователь и согласующая коробка	FUS Instruments	T515H750-118
Ультразвуковой дегазатор	FUS Instruments	2259
Гель для ультразвука	ParkerLabs	01-08
Водяная баня	FUS Instruments
Xylazine	Covetrus	1XYL006

7893590342010553