$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Terapötik ultrason, kısmen terapötik ajanların beyne erişimini kolaylaştırarak, beyin hastalıklarını invaziv olmayan bir şekilde tedavi etmeyi amaçlayan yeni bir teknolojidir1,2,3. Beyin hastalıklarını hedef alan terapötik antikorların sadece küçük bir kısmı beyin4 tarafından alınıp beyinde tutulduğundan, terapötik ultrason bunların alımını ve hedef katılımını artırma imkanı sunar5,6.
Laboratuvarımızda nörodejeneratif hastalıklar için mikrokabarcıklar kullanılarak kan-beyin bariyeri (BBB) boyunca çeşitli formatlarda bir antikorun verildiği terapötik yaklaşımlar geliştiriyoruz. Bunu başarmak için ultrason, tarama ultrasonu (SUS)7 olarak adlandırdığımız bir tarama modu kullanılarak kafatası yoluyla beyne birden fazla noktada uygulanır. Ultrason enerjisi, intravenöz olarak enjekte edilen mikro kabarcıklar ve beyin vaskülatürü arasındaki mekanik etkileşim, BBB'nin sıkı kavşaklarını belirli bir sonikasyon hacminde geçici olarak ayırır ve antikorların ve terapötik ajanlar da dahil olmak üzere diğer yüklerin bu bariyeri etkili bir şekilde geçmesine izin verir7,8,9 . Dahası, ultrasonun interstisyel beyinden antikorların nöronlar gibi beyin hücrelerine alımını kolaylaştırdığı gösterilmiştir, burada antikor hücre gövdesi boyunca ve hatta nöritik süreçlere dağılır5,10.
Alzheimer hastalığı, amiloid β ve tau patolojisi11 ile karakterizedir ve patojenik mekanizmaları incelemek ve terapötik stratejileri doğrulamak için bir dizi hayvan modeli mevcuttur. Ultrasonun tüm beyinde sıralı bir şekilde uygulandığı bir SUS yaklaşımı, birkaç tedavi seansı boyunca tekrarlandığında, amiloid β biriktiren amiloid öncü protein (APP) mutant farelerin beyinlerindeki amiloid plak patolojisini azaltabilir ve amiloidi alan mikrogliayı aktive ederek bilişsel işlevlerde iyileşmeye yol açabilir7. Ultrason ve mikrokabarcıklarla BBB açıklığı da pR5, K3 ve rTg4510 tau transgenik farelerde tau patolojisini azaltır5,12,13. Önemli olarak, mikroglia hücre dışı protein birikintilerini giderirken, SUS tarafından indüklenen intranöronal patolojiler için altta yatan klirens mekanizmalarından biri nöronal otofajinin aktivasyonudur12.
Burada, floresan olarak etiketlenmiş antikorların hazırlandığı ve daha sonra kurum içi lipit bazlı mikrokabarcıklarla karıştırıldığı, ardından anestezi uygulanan farelere retroorbital enjeksiyonun yapıldığı deneysel bir süreci özetliyoruz. Retroorbital enjeksiyon, aynı derecede etkili ve tekrar tekrar gerçekleştirilmesi daha kolay olduğunu bulduğumuz kuyruk damarı enjeksiyonuna bir alternatiftir. Bunu hemen beyne SUS uygulayarak takip eder. Terapötik antikor alımını belirlemek için, fareler kurban edilir ve beyindeki artan antikor konsantrasyonu daha sonra ölçülür. Beyin homeostazındaki değişimin bir vekili olarak, mikroglial fagositik aktivite histoloji ve hacimsel 3D rekonstrüksiyon ile belirlenir.
Üretilen veriler, antikorların ultrasonla verilmesinin nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde potansiyel olarak çekici bir yaklaşım olduğunu göstermektedir. Protokol benzer şekilde diğer ilaç adaylarına ve tanımlanmış boyutlarda floresan etiketli dextrans gibi model kargolara da uygulanabilir14.