Heterotope Mucosal-Transplantationsverfahren für Direkt Drug Delivery zum Gehirn bei Mäusen
Summary
Ein Maus-Modell der menschlichen endoskopische Schädelbasis Wiederaufbau entwickelt worden, das eine halbdurchlässige Schnittstelle zwischen Gehirn und Nase mit Nasenschleimhauttransplantate schafft. Dieses Verfahren ermöglicht es den Forschern, die Lieferung an das zentrale Nervensystem von hohem Molekulargewicht Therapeutika, die sonst durch die Blut-Hirn-Schranke ausgeschlossen sind, wenn sie systemisch verabreicht zu studieren.
Abstract
Abgabe von Therapeutika in das Gehirn durch die Gegenwart von Blut-Hirn-Schranke (BBB), die den Durchtritt von polaren und hochmolekulare Verbindungen aus dem Blut und in Hirngewebe beschränkt behindert. Einige direkte Lieferung Erfolg bei den Menschen wurde durch Implantation von Kathetern transkranielle erreicht worden; jedoch ist dieses Verfahren hochinvasiv und mit zahlreichen Komplikationen verbunden. Eine weniger invasive Alternative wäre das Gehirn durch eine chirurgisch implantiert, semipermeable Membran, wie die Nasenschleimhaut, die verwendet wird, um Defekte zu reparieren Schädelbasis folgende endoskopische transnasale Tumorentfernung Operation beim Menschen zu dosieren. Arzneimittelübertragungs wenn diese Membran würde effektiv umgehen die BBB und diffundieren direkt in das Gehirn und in der cerebrospinalen Flüssigkeit. Inspiriert von diesem Ansatz wurde ein chirurgischer Ansatz bei Mäusen entwickelt, die ein Spender Septum-Schleimhaut über eine extrakranielle chirurgischen BBB Defekt eingepflanzt verwendet. Dieses Modell hat sich gezeigt, effektivden Durchgang von hochmolekularen Verbindungen in das Gehirn. Da zahlreiche Wirkstoff-Kandidaten nicht in der Lage über den BBB sind, ist dieses Modell für die Durchführung wertvolle präklinische Prüfung von neuen Therapien für neurologische und psychiatrische Erkrankungen.
Introduction
Die Behandlung von neurologischen und psychiatrischen Krankheiten ist durch das Vorhandensein der Blut-Hirn-Schranke (BBB), die mehr als 95% aller potentiellen pharmazeutischen Wirkstoffen vom Erreichen des zentralen Nervensystems verhindert 1-3 behindert. Beispielsweise Gliazellen stammenden neurotrophen Faktor (GDNF) gezeigt wurde, wirksam bei der Behandlung der Parkinson-Krankheit, wenn sie direkt in das Gehirn injiziert wird, ist jedoch unwirksam, wenn sie systemisch zugeführt, weil es die BBB 4-6 nicht durchdringen kann.
Zahlreiche fahren wurden entwickelt, um zu versuchen, dieses Problem zu umgehen. Verbesserung der systemischen Verabreichung von neurotheraputics wurde durch die Verwendung Wirkstoff-Konjugate Antikörper selektiv für Transportproteine auf das Gehirn Kapillarendothels befindet haltigen nachgewiesen worden; aber diese Methode ist nicht gezeigt worden anwendbar für eine breite Palette von Arzneimitteln 7,8 sein. Zusätzlich osmotische Öffnung der BHS ist verwendet worden, KlinikVerbündeter, aber diese Verfahren leidet systemische Medikamentendosierung im Gegensatz zu einer direkten Lieferung an den Hirnregion von Interesse 9. Große Sorgfalt wurde in die Optimierung transnasalen Lieferung in der Hoffnung, sich direkt auf das Gehirn 10 bis 12 gesetzt. Obgleich ein gewisser Erfolg erzielt worden ist, sind aussagekräftige Ergebnisse nur für Medikamente, die endogene Rezeptoren wie Insulin 13,14 aufweisen, erhalten wurde. Außerdem ist der Mechanismus der transnasalen Lieferung ist umstritten, Anhaltspunkte dafür, mit indirekter Einführung in das Gehirn über olfaktorische Neuron-Aufnahme oder über die Blutbahn 11. Direkte Zustellung mit transcranial implantierbaren Kathetern erreicht wurde, jedoch ist dieses Verfahren hochinvasiv und mit zahlreichen Komplikationen 15,16 verbunden. Bis heute gibt es keine allgemeine, minimal invasiven Verfahren zu hochmolekularen Verbindungen in das Gehirn zu liefern.
Hierin präsentierten ein muriner chirurgische Verfahrendas erzeugt eine halbdurchlässige Grenzfläche mit dem Gehirn. Dies wird durch eine Schleimhaut-Transplantations Explantat 17 über eine chirurgische Schädeldefekt in einer Maus durchgeführt. Unter Verwendung dieses Verfahrens wurde gezeigt, daß lösliche Verbindungen bis zu 500 kDa in das zentrale Nervensystem (direkt in Gehirnparenchym als auch in Liquor) sowohl in einer Zeit und einem Molekulargewicht abhängigen Weise 18 geliefert werden. Diese Methode der Umgehung des BBB ist ein Modell für Schädelbasisdefekt Reparaturen in den Menschen, die gefäßSchleimhautTransplantationen verwendet, um Löcher in den Schädel zu reparieren folgenden transnasalen endoskopische Chirurgie 19,20.
Protocol
Representative Results
Discussion
Der schwierigste Schritt der hier beschriebenen Verfahren ist der erfolgreiche Transfer von einer genügend großen, Schleimhaut auf der Hirnoberfläche. Dieser Schritt wird wesentlich erleichtert, wenn die geerntet Nasenscheidewand ist groß genug und gut gereinigt. Wenn der ventralen Abschnitt der Scheidewand abgeschnitten wird, sollte eine neue Transplantat erhalten werden. Der Bohrwinkel sollte senkrecht zu der Maus Kopf sein, um sicherzustellen, dass die Schleimhautmembran nicht durch den Bohrer beschädigt wird. W…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde von der Mcihael J. Fox Stiftung für Parkinson-Forschung 2011 Rapid Response Innovations Awards-Programm finanziert. Die Geldgeber hatten keine Rolle in Studiendesign, Datenerfassung und Analyse, Entscheidung zur Veröffentlichung oder Vorbereitung des Manuskripts.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| mice | Taconic | C57BL/6 | |
| Isoflurane | Piramal Healthcare | ||
| Student Fine Scissors | Fine Science Tools | 91461-11 | |
| pneumatic drill | MTI Dental | 333-CB | |
| drill bit | |||
| forcepts | Fine Science Tools | 91106-12 | |
| 0.9% Sodium Chloride Injection USP | Abbott Laboratories | 4925 | |
| Polystyrene Detri Dish | Fisher | 08-757-12 | for temporarily storing graft |
| Bead Sterilizer | Fine Science Tools | 18000-45 | |
| Oxygen/Isoflurane System | SurgiVet | V720100 | |
| Temperature Control System | Physitemp | TCAT-2LV | |
| Small Animal Stereotaxic Instrument | KOPF | Model 940 | |
| Eye Ointment | |||
| Electric shaver | |||
| Cotton-Tipped Applicators | Fisher | 23-400-106 | |
| 7.5% Provadone Iodine | Betadine surgical scrub | ||
| 70% Ethanol | |||
| Surgical Blade Stainless | Feather | 2976#10 | |
| Scalpel Handle – #3 | Fine Science Tools | 10003-12 | |
| 3% Hydogen Peroxide | for cleaning the skull | ||
| Vetbond Tissue Adhesive | 3M | 1469SB | |
| needles | Becton, Dickinson and Company | 305176 | needle tip cut off and used as well |
| syringes | Becton, Dickinson and Company | 309597 | |
| nitrile gloves | Denville Scientific Inc | G4162 | for well closure and protection of graft |
| 5-0 Nylon Suture Thread | |||
| Student Halsey Needle Holder | Fine Science Tools | 91201-13 | |
| cyanoacrylate adhesive | commecially available super glue | ||
| Dental Cement Kit, 1 lb, Pink Opaque | Stoelting | 51458 | |
| isobutane (2-methylbutane) | Aldrich | M32631 | for dry ice bath |
| dry ice |
References
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