Сонодинамическая терапия для лечения мультиформной глиобластомы на мышиной модели с использованием портативной настольной сфокусированной ультразвуковой системы

Сонодинамическая терапия – это опухолеспецифичное и низкоинтенсивное ультразвуковое лечение глиобластомы, быстрорастущей и агрессивной опухоли головного мозга без разрезов. Магнитно-резонансная томография позволяет точно доставить эту сфокусированную ультразвуковую энергию в определенные области мозга, тем самым щадя нормальную ткань мозга и красноречивые области. Этот протокол дает исследователям руководство по доклинической сонодинамической терапии и включает в себя литературные параметры для лечения глиобластомы на модели грызунов.

Этот метод имеет потенциал для лечения опухолей головного мозга и других типов заболеваний центральной нервной системы с использованием неионизирующего излучения без необходимости инвазивных операций, без необходимости болезненной химиотерапии или без необходимости лучевой терапии. Протокол, представленный в этом исследовании, в целом можно считать воспроизводимым и надежным для исследователей, заинтересованных в фокусированном ультразвуке, фокусированном ультразвуке под контролем МРТ, сонодинамической терапии и неврологии, в то время как технические знания необходимы для надлежащего обращения с МРТ и системой сфокусированного ультразвука. Эту процедуру будет демонстрировать Гриффин Месс, инженер-исследователь и восходящая звезда науки из моей лаборатории.

Для начала подготовьте ложе для МРТ, вставив часть носового обтекателя в ее прорезь. Затем проденьте прикусную планку через отверстия для прикуса, расположенные на носовом конусе и в конце кровати, при этом конец накуски нависает над открытым углом в МРТ-кровати. Поместите животное под наркозом на кушетку МРТ так, чтобы его уши совпадали со стереотаксическими отверстиями ушной планки, и зафиксируйте его зубы через накладку на прикус, чтобы удержать ее на месте.

Сдвиньте носовой конус вперед так, чтобы он оказался над верхней частью морды животного. Проденьте амбушюры через отверстия с обеих сторон МРТ-кровати и поднимите голову животного до тех пор, пока обе ушные планки не войдут в ушные каналы мыши. Следите за тем, чтобы животное находилось в удобном положении.

Затем с помощью плоской отвертки прикрепите винты, совместимые с МРТ, чтобы зафиксировать обе ушные планки, носовой конус и прикусную планку. Пока животное ждет, положите кровать для МРТ на теплую грелку, чтобы поддерживать температуру тела. Вставьте фантом в соответствующее место для МРТ-кровати, а затем поместите МРТ-кровать в подставку для МРТ в соответствующий слот.

Поместите подставку для МРТ в соответствующее место в МРТ. Сделайте МРТ фантома. Извлеките подставку из отверстия магнита, но держите ее на сканере.

Извлеките из подставки кровать МРТ, содержащую фантом, а затем поместите кровать с фантомом в систему MRGFUS, вставив штифт снизу в правильный паз. Вставьте наконечник приводки в магнитные пазы на кронштейне преобразователя так, чтобы он был направлен вниз к фантому. В программном обеспечении выберите управляемый поиск фокуса, а затем включите режим толчковой подачи, чтобы начать управляемый поиск с фокусировкой.

После переключения режима толчковой подачи используйте клавиши влево, вправо, вверх, вниз, вверх и вниз, чтобы вручную перемещаться по рычагу датчика влево, вправо, вперед, назад, вверх и вниз соответственно. Отрегулируйте указатель вручную во всех трех измерениях до тех пор, пока кончик указателя не коснется середины поперечного узора, лежащего на вершине фантома. Осевые фантомные срезы заполнят экран с правой стороны.

Прокручивайте эти срезы с помощью полосы прокрутки компьютерной мыши. Отрегулируйте яркость, щелкнув и удерживая изображение, а затем перемещая компьютерную мышь вверх или вниз. Нажмите на середину фантома, и появится красный кружок.

Щёлкните и перетащите окружность до тех пор, пока она не станет одинакового диаметра и не выровняется с окружностью фантома. Сохраните эти координаты исходного положения, щелкнув установить LR, AP и SI. Нажмите кнопку «Выкл.» Режим толчковой подачи. Извлеките наконечник приводки из кронштейна датчика, а затем выберите Exit Focus finding.

Подтвердите исходное положение, чтобы завершить последовательность инициализации. Возьмите МРТ-кровать со стереотаксической фиксацией животного и поместите ее в подставку для МРТ, предварительно подключенную к МРТ-сканеру. Прикрепите входную и выходную анестезиологические трубки к соответствующим трубкам в аппарате МРТ.

Вставьте люльку для МРТ, содержащую животное, в отверстие для МРТ, следя за тем, чтобы положение оставалось таким же, как и там, где был помещен фантом. Выполните локализатор, чтобы увидеть расположение мозга животного, а затем МРТ-сканирование с учетом контрастного вещества, охватывающее весь мозг с использованием настроек МРТ. В программном обеспечении перейдите на главную страницу инициализации и нажмите на управляемый поиск фокуса.

Затем нажмите на режим толчковой подачи. Затем нанесите каплю центрифугированного ультразвукового геля на голову животного так, чтобы гель покрыл всю кожу головы над черепом. Затем заполните 80% водяной бани деионизированной и дегазированной водой и поместите водяную баню на соответствующие колонны на платформе.

Опускайте водяную баню до тех пор, пока нижняя мембрана не коснется ультразвукового геля на голове животного, образуя соединительную поверхность между водой и гелем. Погрузите ультразвуковой датчик в водяную баню, убедившись, что на поверхности датчика не образуются пузырьки воздуха. Опустив рычаг датчика, совместите магнитные пазы друг с другом, пока поверхность преобразователя остается погруженной.

Для режима серийной съемки перейдите на вкладку настроек ультразвуковой обработки и введите время ультразвуковой обработки. Нажмите на значок цели в верхней середине страницы и выберите правильные места на правильном срезе МРТ, куда должна быть направлена фокальная область ФУЗ. Щелчок по фокальной точке выделит координаты, и соответствующая фокальная область на изображении станет синей.

В последнем столбце таблицы показан уровень мощности, подлежащий ультразвуковой обработке в каждой фокальной точке. После того, как все фокальные области будут удовлетворены, выберите тест движения. Когда все будет готово, выберите «Начать ультразвуковую обработку», чтобы запустить протокол ультразвуковой обработки, перемещая датчик и применяя параметры FUS к каждой выбранной фокальной области.

На основе измеренной люминесценции рассчитывали скорость роста опухолей от начала лечения до начала лечения до и через 24 часа после лечения. Результаты показывают, что у пролеченных животных наблюдалось снижение роста опухоли по сравнению с контрольной группой. Кроме того, МР-визуализация с контрастным усилением показала, что средняя интенсивность контрастного вещества в оттенках серого в опухолях увеличилась в контрольной группе до большей величины, чем в группах, получавших лечение, что указывает на то, что меньшее количество контрастного вещества попало в опухоли после лечения.

Несмотря на то, что мы разработали описанный протокол лечения опухолей головного мозга при глиобластоме, мы с нетерпением ждем возможности узнать, как другие коллеги и исследователи будут оптимизировать свои собственные параметры для своих собственных исследований. Хорошая новость заключается в том, что сонодинамическая терапия в настоящее время проходит первую фазу клинических испытаний на людях, и нам не терпится узнать о ее перспективах для наших пациентов. Для достижения максимальной эффективности необходима доклиническая оптимизация данной описанной терапии на животных моделях с целью изучения набора и условий, включающих целый ряд соносенсибилизаторов, а также комбинированной терапии.