MR-guided Forstyrrelse af blod-hjerne barrieren ved hjælp af Transcranial fokuseret ultralyd i en rottemodel
Summary
Mikroboble-medieret fokuseret ultralyd afbrydelse af blod-hjerne-barrieren (BBB) er en lovende metode til ikke-invasiv målrettet lægemiddelafgivelse i hjernen<sup> 1-3</sup>. Denne protokol beskriver den eksperimentelle procedure for MR-guided transkraniel BBB forstyrrelse i en rotte model.
Abstract
Fokuseret ultralyd (FUS) afbrydelse af blod-hjerne-barrieren (BBB) er et stadig undersøges teknik til at omgå BBB 1-5. BBB er en væsentlig hindring for farmaceutiske behandlinger af hjernesygdomme, da den begrænser passagen af molekyler fra vaskulaturen i hjernevæv molekyler mindre end ca 500 Da i størrelse 6. FUS induceret BBB forstyrrelser (BBBD) er en midlertidig og reversibel 4 og har en fordel i forhold til kemiske midler for at inducere BBBD ved at være meget lokaliseret. FUS induceret BBBD tilvejebringer et middel til at undersøge virkningerne af en lang række terapeutiske midler på hjernen, der ellers ikke ville være leveres til vævet i tilstrækkelig koncentration. Mens en bred vifte af ultralyd parametre har vist sig gode til at forstyrre BBB 2,5,7, er der flere kritiske trin i den eksperimentelle procedure for at sikre en vellykket forstyrrelser med præcis målretning. Denne protokolol skitserer, hvordan man opnår MRI-styrede FUS inducerede BBBD i en rotte model, med fokus på den kritiske dyret forberedelse og mikroboblesystemer håndtering trin i eksperimentet.
Protocol
Discussion
Forberedelse af dyrene og mikrobobler er de mest kritiske aspekter af denne procedure. Pelsen på dyrets hoved skal helt fjernes for at undgå formildende ultralydbølgen. BBB kan forstyrres under isofluoran bedøvelse, men det bliver sværere at opnå ensartet åbning.
Mikroboblerne bør altid håndteres med omhu og lille måler, skal store diameter nåle bruges ved udarbejdelse af, for at undgå at bryde dem. Tilsvarende bør den mindste gauge kateter, som med rimelighed kan anvendes i hal…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gerne takke Shawna Rideout-Gros og Alexandra Garcés for deres hjælp med pasning af dyr og Ping Wu for hende teknisk bistand. Støtten til dette arbejde blev givet af National Institutes of Health under ikke give. EB003268, og Canada Research Stole Program.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| Small Animal Focused Ultrasound System | FUS Instruments, Inc. | RK-100 |
| Definity | Lantheus Medical Imaging | |
| Omniscan | GE Healthcare |
References
- Kinoshita, M., McDannold, N., Jolesz, F. A., Hynynen, K. Noninvasive localized delivery of Herceptin to the mouse brain by MRI-guided focused ultrasound-induced blood-brain barrier disruption. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 11719-11723 (2006).
- Jordão, J. F., Ayala-Grosso, C. A., Markham, K., Huang, Y., Chopra, R., McLaurin, J., Hynynen, K., Aubert, I. Antibodies targeted to the brain with image-guided focused ultrasound reduces amyloid-beta plaque load in the TgCRND8 mouse model of Alzheimer's disease. PLoS One. 5 (5), e10549-e10549 (2010).
- Liu, H. -. L., Hua, M. -. Y., Chen, P. -. Y., Chu, P. -. C., Pan, C. -. H., Yang, H. -. W., Huang, C. -. Y., Wang, J. -. J., Yen, T. -. C., Wei, K. -. C. Blood-brain barrier disruption with focused ultrasound enhances delivery of chemotherapeutic drugs for glioblastoma treatment. Radiology. 255, 415-425 (2010).
- Hynynen, K., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F. A. Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits. Radiology. 220, 640-646 (2001).
- Choi, J. J., Wang, S., Tung, Y. -. S., Morrison, B., Konofagou, E. E. Molecules of various pharmacologically-relevant sizes can cross the ultrasound-induced blood-brain barrier opening in vivo. Ultrasound Med. Biol. 36, 58-67 (2010).
- Pardridge, W. M. The blood-brain barrier: bottleneck in brain drug development. NeuroRx. 2, 3-14 (2005).
- Bing, K. F., Howles, G. P., Qi, Y., Palmeri, M. L., Nightingale, K. R. Blood-brain barrier (BBB) disruption using a diagnostic ultrasound scanner and Definity in mice. Ultrasound Med. Biol. 35, 1298-1308 (2009).
- O’Reilly, M. A., Hynynen, K. A PVDF receiver for ultrasound monitoring of transcranial focused ultrasound therapy. IEEE Trans. Biomed. Eng. 57, 2286-2294 (2010).
- Chopra, R., Curiel, L., Staruch, R., Morrison, L., Hynynen, K. An MRI-compatible system for focused ultrasound experiments in small animal models. Med. Phys. 36, 1867-1874 (2009).
- McDannold, N., Zhang, Y., Vykhodtseva, N. Blood-Brain Barrier Disruption and Vascular Damage Induced by Ultrasound Bursts Combined with Microbubbles can be Influenced by Choice of Anesthesia Protocol. Ultrasound Med. Biol. , (2011).
- McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. Targeted disruption of the blood-brain barrier with focused ultrasound: association with cavitation activity. Phys. Med. Biol. 51, 793-807 (2006).
- Yang, F. -. Y., Liu, S. -. H., Ho, F. -. M., Chang, C. -. H. Effect of ultrasound contrast agent dose on the duration of focused-ultrasound-induced blood-brain barrier disruption. J. Acoust. Soc. Am. 126, 3344-3349 (2009).
- McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. Blood-brain barrier disruption induced by focused ultrasound and circulating preformed microbubbles appears to be characterized by the mechanical index. Ultrasound Med. Biol. 34, 834-840 (2008).
- Neppiras, E. A. Acoustic Cavitation. Physics Reports (Review Section of Physics Letters). 61, 159-251 (1980).
- O'Reilly, M. A., Huang, Y., Hynynen, K. The impact of standing wave effects on transcranial focused ultrasound disruption of the blood-brain barrier in a rat model. Phys. Med. Biol. 55, 5251-5267 (2010).
