뇌 회로의 비 침습적 단절에 대한 표적 신경 부상
Summary
프로토콜의 목표는 뇌에서 비 침습적 신경 병변을 생산하기위한 방법을 제공하는 것입니다. 이 방법은 자기 공명 유도 집중 초음파 (MRgFUS)를 사용하여 뇌 의 parenchyma에 순환 신경 독소를 제공하기 위해 일시적이고 초점 방식으로 혈액 뇌 장벽을 엽니 다.
Abstract
외과 적 개입은 의학적으로 난치성 신경 질환의 특정 유형을 치료하는 데 매우 효과적일 수 있습니다. 이 접근법은 식별 가능한 신경 회로가 간질 및 운동 장애와 같은 중요한 역할을하는 장애에 특히 유용합니다. 현재 유효한 외과 양식, 효과적인 동안, 일반적으로 비 표적 조직에 외과 상해귀착될 수 있는 침략적인 외과 적 절차를 관련시킵니다. 따라서 비침습적 및 신경 독성 기술을 포함하는 수술 접근법의 범위를 확장하는 것이 가치가 있을 것입니다.
여기서, 비침습적 방식으로 뇌의 초점, 신경 병변을 생산하기 위한 방법이 제시된다. 이 접근법은 정맥 내 마이크로 버블과 함께 저강도 집중 초음파를 사용하여 혈액 뇌 장벽 (BBB)을 일시적으로 그리고 집중적으로 엽니다. 일시적인 BBB 개방 기간은 표적 뇌 영역에 체계적으로 투여된 신경 독소를 초점으로 전달하기 위해 악용됩니다. 신경 독소 퀴놀린 산 (QA)은 일반적으로 BBB-불투과성이며, 관류 또는 정맥 내 투여 할 때 잘 용납된다. 그러나 QA가 뇌 조직에 직접 접근할 때 뉴런에 독성이 있습니다. 이 방법은 특정 뇌 영역을 대상으로 쥐와 마우스에서 사용되었습니다. MRgFUS 직후, BBB의 성공적인 개방은 대조 강화 된 T1 가중 이미징을 사용하여 확인됩니다. 절차 후, T2 이미징은 뇌의 표적 부위에 제한되는 부상을 나타내며 표적 부위의 뉴런 손실은 조직학 기술을 활용하여 사후 평가를 확인할 수 있다. 특히, QA보다는 식염수로 주입된 동물은 BBB의 개방을 보여주지만, 점은 부상이나 뉴런 손실을 나타내지 않습니다. 이 방법은 정확한 인트레이스렐 비침습적 가이드 수술(PING)이라고 불리는 이 방법은 신경 회로의 장애와 관련된 신경 장애 치료에 비침습적 접근법을 제공할 수 있습니다.
Introduction
이 방법의 목적은 뇌의 표적 영역에서 비 침습적 뉴런 병변을 생산하기위한 수단을 제공하는 것입니다. 이러한 접근 방식을 개발하기위한 근거는 신경 장애에 기여하는 신경 회로를 분리하는 것입니다. 예를 들어, 수술은 약물 내성 간질(DRE)1과같은 특정 의학적으로 난치성 신경 장애 치료에 매우 효과적일 수 있다. 그러나, 유효한 수술 양식의 각각은 두뇌에 바람직하지 않은 부수적인 손상을 생성하는 관점에서 한계를 가지고 있습니다. 전통적인 절제 수술은 출혈, 감염, 혈전, 뇌졸중, 발작, 뇌의 붓기 및 신경 손상2의위험으로 매우 침습적 일 수 있습니다. 최소 침습 또는 비 침습적 인 절제 수술에 대한 대안은 레이저 간질 열 치료 및 방사선 수술을 포함, 이는 또한 DRE에서 발작을 억제에 효과적인 것으로 입증되었다. 최근에는 고강도 집중 초음파(HIFU)에 의해 생성된 열 병변이 발작을 줄이는 데 있어 약속을 보여주었습니다. HIFU는 비침습적입니다; 그러나, 그것의 처리 창은 현재 두개골 의 부근에 있는 비 표적 조직에 열 상해의 리스크 때문에 두뇌의 더 중앙 지역으로 제한됩니다. 이러한 제한에도 불구 하 고, 수술의 혜택 종종 잠재적인 위험을 보다 큽니다. 예를 들어, DRE에 대 한 수술 부수적인 뇌 손상을 생산할 수 있습니다, 발작을 억제 하 고 삶의 질을 향상에 그것의 유익한 효과 일반적으로 수술 위험을 지배.
본 원에 기재된 방법은, 정밀한 침입성 비침습적 유도 수술(PING)을, 부수적인 뇌 손상을 제한하는 동안 신경 회로를 분리하기 위한 목적으로 개발되었다. 이 방법은 신경 독소를 전달하기 위해 BBB를 열기 위해 마이크로 버블의 정맥 주사와 결합 된 저강도 집중 초음파를 활용합니다. 이러한 접근법은뇌3,4,,5,,,6,,7에열병변을 일으키지 않으며, BBB 개구시의 기간은 뇌 의 parenchyma에 BBB 불투과성 화합물을 전달하기 위해 악용될 수 있다. BBB의 개방은 일시적이며 자기 공명 이미징 지침을 사용하여 표적 방식으로 생성될 수 있습니다. 우리의 연구에서, BBB 개방의 기간은 쥐와 마우스에 있는 두뇌 parenchyma의 표적 영역에 순환 신경독소를 전달하기 위하여 이용되었습니다8,,9. 퀴놀리산은 정맥 내투여시잘 견디는 신경독소로, 내장내10,또는 인내8,,9,,11을투여한다. QA 독성의 부족은 무시할 수 있는 것으로 보고 된 그것의 가난한 BBB 투과성때문이다 10. 대조적으로, 뇌 parenchyma에 QA의 직접 주입은 이웃축축12,,13을예비하는 신경 병변을 생성합니다. 따라서, 순환하는 QA가 BBB 개구부의 표적 영역에서 뇌 의 parenchyma에 대한 접근을 얻을 때, 뉴런 죽음은8,,9를생성한다. 따라서 본 방법은 정밀하게 표적화되고 비침습적인 방식으로 초점 신경 손실을 일으킵니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
PING 방법은 비 침습적, 표적 신경 병변을 생성하도록 설계되었습니다. 이 방법은 집중,초음파,3,4,,5,6,7분야에서 강력하고 성장하는 연구의 기초에서 파생됩니다.6 BBB의 일시적인 개방을 통해 뇌 의 특정 영역에 초점 액세스를 제공하는 능력은 일반적으로 뇌에 액세스 할 수없…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 MRI 분야에서 그의 우수한 기술 지원에 대한 르네 잭 로이를 인식합니다. 이 작품은 건강의 국가 학회 (R01 NS102194 KSL및 R01 CA217953-01 MW), 체스터 기금 (KSL), 및 집중 초음파 재단 (KSL 및 JW)에 의해 지원되었습니다.
Materials
| 7T-ClinScan MRI System | Bruker Biospin, Ettinglen, Germany | MR Image Acquisition | |
| Acoustic Gel | Litho CLEAR | 11-601 | High Viscosity Accoustic Transmission Gel |
| DPX Mounting Medium | Electron Microscopy Sciences | 13512 | Resin Based Cover Glass Mountant |
| Fluoro-Jade B | EDM Millipore | AG310 | High Affinity Stain For Degenerating Neurons |
| Fluovac anesthetic adsorber | Harvard Apparatus | 34-0388 | Organic Anaesthesia Scavenger |
| FUS System | Image Guided Therapy, Pessac, France | LabFUS | MR Compatible Small Animal Focused Ultrasound System |
| Gadodiamide | GE Healthcare AS, Oslo, Norway | Omniscan | MR Contrast Agent |
| Heparin | SAGENT | NDC2502140010 | Anti-Coagulant |
| Hypodermic needle 30G x 1/2 | Becton-Dickinson | 26027 | Tail Vein Catheterization |
| Insulin syringe 28G1/2 (1ml) | EXEL | 26027 | Administration of Injectables to Tail Vein Catheter |
| Isofluorane atomizer | SurgiVet | VCT302 | Anaesthesia Administration |
| Isoflurane | Henry Schein | NDC1169567762 | Anaesthesia |
| KMnO4 | Sigma | 223468 | Reagent Used in Fluoro-Jade B Staining |
| Microbubbles | Produced internally: A. Klibanov | 305106 | Blood Brain Barrier Disrupting Agent |
| Microbubbles (commercial source) | Lantheus Medical Imaging, North Billerica, MA | Definity microbubbles | Blood Brain Barrier Disrupting Agent |
| Monitoring & Gating System | Small Animal Instruments | Model 1030 | Respiration Monitoring |
| Multisizer 3 Coulter counter | Beckman-Coulter, Hialeah, FL | Multisizer 3 | Used to Determine Average Size of Microbubbles |
| Optixcare EYE LUBE | CLC MEDICA, Ontario, Canada | 11611 | Corneal Protectant-Eye Lube |
| PE10 tubing | Becton-Dickinson | 427401 | Tail Vein Catheter Component |
| Quinolinic Acid | Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX | CAS 89-00-9 | Neurotoxin |
| Sprague-Dawley Rats | Taconic Biosciences | SD-M | Rat Model |
| Syringe Pump | Carnegie Medicin | CMA 100 | Controlled Delivery of Quinolinic Acid |
| Thermoguide Software | Image Guided Therapy, Pessac, France | Thermoguide | Drives Lab FUS System |
| Tish Rats | In-house colony | Rat Model | |
| Veet depilatory cream | Reckitt Benckiser | Removal of Scalp Hair |
References
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