著者はHealthPartnersインスティテューア​​ニマルケアに感謝し、地域病院で委員会を使用したいと思います。

1。目がさめているマウスに鼻腔内投与のため取り扱いに順応はじめにマウスは、鼻腔内投与の発症前二から四週間の期間のための処理に慣れている必要があります。それは目を覚まし鼻腔薬物送達の最大の効果のための正しい身体の位置を確保することができように取り扱いに馴化は、重要です。また、適切にこのプロセスに慣れていないマウスは、投与後の重度の不安反応を持つことができます。マウスは、取り扱いに動物の快適さに応じて、次のステップに進む前に、9つのステップのそれぞれで約2-3日間費やす必要があります。マウスのストレスレベルは進歩の尺度として使用されるべきである。これは、排尿、排便の量/周波数をマウスの動きを監視して震えて、かむことを意味します。マウスは高いストレス反応を持っている場合、レスポンスが低下するまで次に進む前に、そのステップに留まる。サンプル順応SCHeduleは、 表1に見ることができます。マウスの馴化は、次の一日一回のステップを経て進行する必要があります。一日一回以上の手順を実行して、順化を加速するための試みで、お勧めできません。 <ol><li>動物が頻繁にこの入門ステップの間にジャンプのように、ケージの最上部より上にもう1足より、2〜3分の期間の間の手のひらの上にマウスを置きます。マウスは手に負えなくクロールし、自分の腕の上では、単純に、尾の付け根でマウスを持ち上げて、自分の手でそれをバックに配置しようとした場合。 </li><li> 3分間の手のひらの上でマウスを置き、優しく動物をペット。動物が自由に動き回ることを可能にしながら、尾、頭と方向性が、マウスをペット。 </li><li>耳（軽く親指とポインタの指を使って首の後ろの皮膚を一緒につまんで）の後ろにマッサージしながら3分間の手のひらの上にマウスを置きます。 </li><li>李/ホールド再びホールドを繰り返す前に、30秒間、ケージの上にマウスの残りをさせる、30秒間その首筋でマウスをフィート</li><li> 2章に記述されて鼻腔内グリップを使用して、マウスボタンを押したまま、しかし（2.4ステップまで完了）動物を反転しない。 30秒の間、このような動物を保持し、ケージの上部に戻って放します。 1分程度の休憩期間後の二度目を繰り返します。 </li><li>その腹側を天井に向かって上を向いているので、反転動物を含む、第2節で説明したように鼻グリップを使用して、マウスを押したままにします。動物の首が床と平行であることを確認してください。 30秒のためのこの位置を保持します。これを1分間の休息期間後に二度目を繰り返します。一部のマウスには順応のこの段階での反転を初めて使用する場合は特に、他よりも鼻腔内グリップに抵抗する。マウスはグリップから自分自身を解放した場合、ケージの上部と再グリップの上にマウスを戻す。必要に応じて再グリップを繰り返ししかし、マウスのストレスレベルを監視し、必要に応じてケージに戻します。馴化の過程で、この時点でグリップを失うことで役割を果たすことができるもう一つの要因は、鼻腔内送達技術を持つ動物のハンドラの未経験です。 </li><li>簡単に各鼻孔上空の先端でピペッターを置いて、30秒のために動物の位置を保持し、反転、鼻腔内グリップを使用して、マウスを押したままにします。 1分程度の休憩期間を経て、これを繰り返します。 </li><li>鼻腔内グリップ付きのマウスを持ち、それを反転させます、そして、セクション3（ステップ3.7を介して）で説明したように、左右の鼻腔内に鼻孔に生理食塩水の6μlを管理します。 </li><li>それを反転し、鼻腔内グリップを使用して、マウスを押したまま、鼻腔内にセクション3で説明したように二回、間にケージの上に戻って動物を配置し、左右の鼻孔内に生理食塩水の6μlを管理します。 </li></ol> 2。アウェイクマウスを固定するために鼻グリップ<ol><li>マウスoを置くn個のケージの上。 </li><li>あなたの利き手の親指と人差し指で、尾でマウスを押したままにします。あなたの真ん中、リング、小指の指を使って、軽くケージ上部（ 図1A）に本体の下部を固定する。あなたが軽くマウスを伸ばし、より良い首筋をつかむようにバーの上にマウスのグラブをしましょう​​。 </li><li>あなたの非利き手の親指と中指を使って、首と肩の後ろの首筋（余剰皮膚）でしっかりとマウスをつまむ。肩甲骨（ 図1B）の向こう側の皮膚のテントを作るためにたるんだ皮膚を引き上げます。できるだけ皮膚を取るが、これはマウスに不快感の原因となるので筋肉をプルアップしないように注意してください。演習では、なるように、動物の肋骨や脊椎に過度の圧力が加わらないように注意を促している。皮膚の過剰な圧力や引っ張りにはいくつかのケースでは呼吸の抑制につながる可能性があります。 </li><li>早くマウスの頭の上にあなたの非利き手の人差し指を置くできるだけ鼻に近く、皮膚に引き戻す（ 図1C、1D）。同時に、最適な位置のために頭に向かって親指と中指をスライドさせます。理想的には、マウスが垂直方向または水平方向に頭を動かすことができないはずです。 </li><li>首筋のグリップを維持しながら、彼の背中の上にマウスの電源を入れます。マウスの背中には、あなたの手のひらの上でなければなりません。しっかりとマウスを安定させるためにあなたの最後の2本の指（リングと小指）で手のひらに対するマウスの尾を（底部近く）を保持したり、下半身（ 図1E、1F）全体にわたって指をラップすることができる。 </li><li>この時点でマウスの首とあごが平らで、床と平行であることを確認してください。あごは首、できるだけ鼻腔内送達を支援するために180度の角度に閉じる必要があります。角度のわずかな変化は、薬が間違ってサイトに行きつくことがあります。マウスは腹部を見て、息ができていることを確認します。マウス笙移動することはできません自民が、どんな痛みで快適になるといけません。あなたは &quot;V&quot;を作るマウスの首とあごが表示された場合は、グリップを再作成する必要があります。 </li></ol> 3。目がさめているマウスへの薬物の鼻腔内送達はじめに鼻腔内のグリップを使用して、それぞれのマウスは二度抑制と液の20〜30μlのが投与されている間床と平行に自分の首を構えています。このボリュームは、安全かつ小大マウスに有効であり、我々は一般的に24μlを使用し、このプロトコルで説明されている。目を覚まし鼻腔方法が発達神経科学研究のための新生児マウスで例えば、どの年齢のマウスで使用することができます。新生児マウスでは、小さい総量（8μL）と液滴サイズ（1μl）を鼻腔の小さいボリュームを収容するために使用されるべきである。薬は、一般的にほとんどの時間効率的に活用し、oを保つために、休憩時間を交互に、一度に2匹のマウスに配信されますn個のスケジュール。セットアップでは、グループに収容されたマウスまたは個別に飼育したマウスに投与された場合に応じて多少異なるものになります。個別飼育したマウスで、それは他のケージ上部にクロスオーバーからマウスを防ぐために、ケージの間にあなたの材料をすべて配置しておくと便利です。グループに収容されたマウスと、それだけでケージからの線量。それは、グループに収容されケージの各マウスは、同じ鼻腔内治療を受ける二つの異なる治療法の交差汚染の可能性として空気中にまたは皮膚接触による薬物追放のために存在していることが重要です。それは非常にそれぞれの動物の一般的な健康状態等に注意することは、逃した滴の任意のメモを記録し、治療割付けの技術者を思い出させるために、投薬シートを事前に印刷されることをお勧めします手順<ol><li>彼らは投与のためのものであるべきケージを設定し、投与ステーション（ 図2）を設定します 。 </li><li>ケージからマウスを外し、投与中にケージの上に保つ。 </li><li>セクション2で説明された鼻腔内グリップを使用してマウスを拾う。 </li><li>あなたの利き手を使用して、薬物または車両の6μlのピペッターをロードします。通常は45度の角度（ 図1G、1H）でマウスの左鼻孔、近く埋めピペッターのチップを置きます。あなたは粘性溶液を使用している場合、薬がなく、ドロップを作るのピペットチップのサイドを駆け上がる可能性があるため、90度に角度を大きくする必要があります。非常に粘稠な場合には、液体を排出する前に、組織とピペットチップを拭くことに役立つことがあります。徐々にボリュームの約半分（3μl）を小さな液滴を形成するために薬剤を取り出す。 </li><li>マウスは、液滴を吸入することができるように、液滴が十分に近いマウスの鼻孔に配置しなければなりません。マウスがこの小滴を吸入した直後に、後2〜3秒ほど同じ鼻孔から吸入するために、マウスのための別の小さな液滴を形成するために、ピペットチップに薬剤の残りの部分を取り出します。口の中を見てください。もしそこに私口の中でどのような液体、ドロップは鼻の中に完全に間に合わなかった、これは注目すべきである。 </li><li> 15秒間、この位置でマウスを押したままにします。それは非常にタイマーがこの15秒のホールドを標準化するために使用することをお勧めします。 </li><li>右の鼻孔は3.6 - 3.3の手順を繰り返します。任意の滴が外鼻を鳴らしている場合は、そのドロップが交換され、注目すべきである。 </li><li> 2分のために彼のケージの上に戻ってマウスを置きます。 2分の起動プロセス全体を繰り返します。最初のドロップの出産後。これは、マウス6μlの溶液を24μlを、計4滴を与える。一度に1つまたは2つのマウスを投与するためのサンプルスケジュールは、 表2に見られるようにすることができます。 </li><li>マウスはすべてのドロップを受け取った後、そのケージにマウスを返す。 </li></ol> 4。馴化と覚醒マウスへの薬物の鼻腔内送達のための一般的な動物の取り扱い技術各馴化または鼻腔内投与セッションの後、マウスは与えなければならないnaはこのような肯定的な補強としてチェリオまたは剥離ヒマワリ種子として扱う。お菓子は、ご褒美として与えられ、彼らの鼻を掻くからそれらをそらすために、潜在的に自分自身に傷害を引き起こす。グループに収容されたマウスを操作するときは、十分な扱いを各マウスのために廃棄されるべきである。ケージに動物を戻す前に、ストレスを軽減するために、元の状態に巣を復元するようにしてください。グループに収容された動物に投与すると、手袋は、彼らがお互いに向かって積極的になるようになるように、ケージからケージコロニーコロニーに香りを転送しないケージの投与の間で変更する必要があります。

<ol>
	<li>Dhuria, S. V., Hanson, L. R., Frey, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+delivery+to+the+central+nervous+system:+mechanisms+and+experimental+considerations.">Intranasal delivery to the central nervous system: mechanisms and experimental considerations.</a> J. Pharm Sci. 99, 1654-1673 (2010).</li><li>Thorne, R. G., Pronk, G. J., Padmanabhan, V., Frey, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delivery+of+insulin-like+growth+factor-I+to+the+rat+brain+and+spinal+cord+along+olfactory+and+trigeminal+pathways+following+intranasal+administration.">Delivery of insulin-like growth factor-I to the rat brain and spinal cord along olfactory and trigeminal pathways following intranasal administration.</a> Neuroscience. , 127-481 (2004).</li><li>Benedict, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+insulin+as+a+therapeutic+option+in+the+treatment+of+cognitive+impairments.">Intranasal insulin as a therapeutic option in the treatment of cognitive impairments.</a> Exp. Gerontol. 46, 112-115 (2011).</li><li>Francis, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+insulin+prevents+cognitive+decline,+cerebral+atrophy+and+white+matter+changes+in+murine+type+I+diabetic+encephalopathy.">Intranasal insulin prevents cognitive decline, cerebral atrophy and white matter changes in murine type I diabetic encephalopathy.</a> Brain. 131, 3311-3334 (2008).</li><li>Francis, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+insulin+ameliorates+experimental+diabetic+neuropathy.">Intranasal insulin ameliorates experimental diabetic neuropathy.</a> Diabetes. 58, 934-945 (2009).</li><li>Marks, D. R., Tucker, K., Cavallin, M. A., Mast, T. G., Fadool, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Awake+intranasal+insulin+delivery+modifies+protein+complexes+and+alters+memory,+anxiety,+and+olfactory+behaviors.">Awake intranasal insulin delivery modifies protein complexes and alters memory, anxiety, and olfactory behaviors.</a> J. Neurosci. 29, 6734-6751 (2009).</li><li>Hanson, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+delivery+of+deferoxamine+reduces+spatial+memory+loss+in+APP/PS1+mice.">Intranasal delivery of deferoxamine reduces spatial memory loss in APP/PS1 mice.</a> Drug Delivery and Translational Research. 2, 160-168 (2012).</li><li>Danielyan, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protective+effects+of+intranasal+losartan+in+the+APP/PS1+transgenic+mouse+model+of+Alzheimer+disease.">Protective effects of intranasal losartan in the APP/PS1 transgenic mouse model of Alzheimer disease.</a> Rejuvenation Research. 13, 195-201 (2010).</li><li>Fine, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+deferoxamine+improves+performance+in+radial+arm+water+maze,+stabilizes+HIF-1alpha,+and+phosphorylates+GSK3beta+in+P301L+tau+transgenic+mice.">Intranasal deferoxamine improves performance in radial arm water maze, stabilizes HIF-1alpha, and phosphorylates GSK3beta in P301L tau transgenic mice.</a> Exp. Brain Res. 219, 381-390 (2012).</li><li>Lochhead, J. J., Thorne, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+delivery+of+biologics+to+the+central+nervous+system.">Intranasal delivery of biologics to the central nervous system.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 64 (11), 614-628 (2012).</li><li>Hanson, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+deferoxamine+provides+increased+brain+exposure+and+significant+protection+in+rat+ischemic+stroke.">Intranasal deferoxamine provides increased brain exposure and significant protection in rat ischemic stroke.</a> J. Pharmacol. Exp Ther. 330, 679-686 (2009).</li><li>Reger, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+intranasal+insulin+on+cognition+in+memory-impaired+older+adults:+modulation+by+APOE+genotype.">Effects of intranasal insulin on cognition in memory-impaired older adults: modulation by APOE genotype.</a> Neurobiol. Aging. 27, 451-458 (2006).</li><li>Kim, C. H., Song, H. y. u. n., M, E. u. n. A. h. n., Lee, Y., G, J., Yoon, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+hypo-,+iso-+and+hypertonic+saline+irrigation+on+secretory+mucins+and+morphology+of+cultured+human+nasal+epithelial+cells.">Effect of hypo-, iso- and hypertonic saline irrigation on secretory mucins and morphology of cultured human nasal epithelial cells.</a> Acta Otolaryngol. 125, 1296-1300 (2005).</li><li>Greiff, L., Andersson, M., Wollmer, P., Persson, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypertonic+saline+increases+secretory+and+exudative+responsiveness+of+human+nasal+airway+in+vivo.">Hypertonic saline increases secretory and exudative responsiveness of human nasal airway in vivo.</a> Eur. Respir. J. 21, 308-312 (2003).</li></ol>

特別な利害関係は宣言されません。

この方法では、マウスを麻酔を使用せずに脳を対象とする鼻腔薬の定期的な投与量を与えることができる方法を示しています。鼻腔薬は最小限の労力で長期間にわたってマウスの大規模なグループに配信することができます。 20匹までの単一のグループは、鼻腔内に1時間未満で一人で治療することができます。小鉄キレートから間葉系幹細胞に成長因子に至るまでの分子の広大な配列は、急...

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Materials</td>
 <td>Company</td>
 <td>Cat #</td>
 <td>Comment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>P20 pipettor set at 6 &mu;l</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gel loading pipette tips</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Timer</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Waste receptacle for tips</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Dosing sheet for notes</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Pen</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Drug and vehicle</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Container to hold drug vials</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Animals to be dosed</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Spare gloves</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Paper towels to wipe urine</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Table 3. Materials Needed</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

intranasal administration of cns therapeutics to awake mice

鼻腔内投与は中枢神経系（CNS）に治療薬を送達する方法である。これは、非侵襲的であり、CNSへの血液脳関門へのアクセスを交差しない大きな分子を可能にします。薬が直接全身曝露を減らすこと、鼻腔内送達による中枢神経系を標的とするため、不要な全身性の副作用1アール 。鼻からCNSへの配達は細胞外の経路を介して嗅覚と三叉神経経路の両方に沿って数分以内に発生し、任意の受容体や軸索輸送2に結合する薬剤を必要としません。鼻腔内送達は広く公表の方法であり、現在3ヒト臨床試験で使用されています。 動物モデルにおける薬物の鼻腔内送達は、薬物動態学的分布と有効性の初期評価を可能にする。マウスで、それはステーキを使用して、定期的に目を覚まして（非麻酔）動物に薬を投与することが可能である鼻腔内グリップをlized。それは麻酔なし長期慢性投与を可能にするため、目が覚めて配達は有益ですが、それは麻酔よりも時間がかかり、技術者のチームが短期間でマウスの用量の大きい数字ができるように、多くの人々が学び、実行することができます。マウスにこの方法で鼻腔内投与の治療薬の有効性は、糖尿病モデルマウスのアルツハイマーマウスモデルで4-6とデフェロキサミンのインスリンを含む多くの研究で実証されている。7,8 マウスに対する鼻腔内グリップは学んだが、容易ではなく、訓練、技能、そして効果的に脳に薬物を送達し、肺と胃に排水を避けるために正確なグリップを必要とすることができます。マウスは首を持つ非利き手で修正された首筋を使って手で拘束されている薬剤は利き手を使用ピペッターで配信されている間、床と平行に開催しました。これは、通常はマウスの前処理に慣れの3-4週間を要するストレス応答せずに、このグリップで保持することができる。我々は、この鼻腔内送達技術をよりアクセシブルにするために、このJoveのビデオを用意しました。

薬物送達の効力を決定する方法はいくつかあります。第一は、鼻腔内にそのような墨やメチレンブルーなどの色素を投与すると嗅上皮内および脳後の動物の安楽死の後、染料を可視化することである篩板を介して中枢神経系を入力すると、削除されます。第二には、放射性標識タグを使用したり、ラベルの付いていない分子のELISA検出のどちらかを使用して送達される薬物を測定することで?...

Watch this Scientific Journal Video about Intranasal Administration of CNS Therapeutics to Awake Mice at JoVE.com

Intranasal Administration of CNS Therapeutics to Awake Mice

鼻腔内に脳を標的とすることの目的のために目を覚ましたマウスに薬を投与するための方法が記載されている。このメソッドは長い麻酔なしで薬物の鼻腔内投与を使用してピリオド、最小限の全身暴露と鼻から脳への配信をオーバー投与リピートが可能になります。

アウェイクマウスに対する中枢神経系治療薬の経鼻投与

Intranasal administration is a method of delivering  therapeutic agents to the central nervous system (CNS). It is  non-invasive and allows large ...

intranasal-administration-of-cns-therapeutics-to-awake-mice

Research

JoVE Journal

Medicine

58.1K ビュー.  HealthPartners Institute for Education and Research. 鼻腔内に脳を標的とすることの目的のために目を覚ましたマウスに薬を投与するための方法が記載されている。このメソッドは長い麻酔なしで薬物の鼻腔内投与を使用してピリオド、最小限の全身暴露と鼻から脳への配信をオーバー投与リピートが可能になります。

ビデオ: Intranasal Administration of CNS Therapeutics to Awake Mice

Rat Model of Blood-brain Barrier Disruption to Allow Targeted Neurovascular Therapeutics

Endothelial cells with tight junctions along with the basement membrane and astrocyte end feet surround cerebral blood vessels to form the blood-brain barrier1. The barrier selectively excludes molecules from crossing between the blood and the brain based upon their size and charge. This function can impede the delivery of therapeutics for neurological disorders. A number of chemotherapeutic drugs, for example, will not effectively cross the blood-brain barrier to reach tumor cells2. Thus, improving the delivery of drugs across the blood-brain barrier is an area of interest.
The most prevalent methods for enhancing the delivery of drugs to the brain are direct cerebral infusion and blood-brain barrier disruption3. Direct intracerebral infusion guarantees that therapies reach the brain; however, this method has a limited ability to disperse the drug4. Blood-brain barrier disruption (BBBD) allows drugs to flow directly from the circulatory system into the brain and thus more effectively reach dispersed tumor cells. Three methods of barrier disruption include osmotic barrier disruption, pharmacological barrier disruption, and focused ultrasound with microbubbles. Osmotic disruption, pioneered by Neuwelt, uses a hypertonic solution of 25% mannitol that dehydrates the cells of the blood-brain barrier causing them to shrink and disrupt their tight junctions. Barrier disruption can also be accomplished pharmacologically with vasoactive compounds such as histamine5 and bradykinin6. This method, however, is selective primarily for the brain-tumor barrier7. Additionally, RMP-7, an analog of the peptide bradykinin, was found to be inferior when compared head-to-head with osmotic BBBD with 25% mannitol8. Another method, focused ultrasound (FUS) in conjunction with microbubble ultrasound contrast agents, has also been shown to reversibly open the blood-brain barrier9. In comparison to FUS, though, 25% mannitol has a longer history of safety in human patients that makes it a proven tool for translational research10-12.
In order to accomplish BBBD, mannitol must be delivered at a high rate directly into the brain's arterial circulation. In humans, an endovascular catheter is guided to the brain where rapid, direct flow can be accomplished. This protocol models human BBBD as closely as possible. Following a cut-down to the bifurcation of the common carotid artery, a catheter is inserted retrograde into the ECA and used to deliver mannitol directly into the internal carotid artery (ICA) circulation. Propofol and N2O anesthesia are used for their ability to maximize the effectiveness of barrier disruption13. If executed properly, this procedure has the ability to safely, effectively, and reversibly open the blood-brain barrier and improve the delivery of drugs that do not ordinarily reach the brain 8,13,14.

Blood-brain barrier disruption aids the delivery of certain drugs to the brain. Mannitol delivered intra-arterially shrinks cells surrounding blood vessels in order to physically disrupt the barrier.

血液脳関門の破壊のラットモデルは、対象となる神経血管治療を許可する

Endothelial cells with tight junctions along with the basement membrane and astrocyte end feet surround cerebral blood vessels to form the blood-brain ...

医学

Carotid Artery Infusions for Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis of Taxanes in Mice

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study model. As the use of mouse models are often a vital step in preclinical drug discovery and drug development1-8, it is necessary to design a system to introduce drugs into mice in a uniform, reproducible manner. Ideally, the system should permit the collection of blood samples at regular intervals over a set time course. The ability to measure drug concentrations by mass-spectrometry, has allowed investigators to follow the changes in plasma drug levels over time in individual mice1, 9, 10. In this study, paclitaxel was introduced into transgenic mice as a continuous arterial infusion over three hours, while blood samples were simultaneously taken by retro-orbital bleeds at set time points. Carotid artery infusions are a potential alternative to jugular vein infusions, when factors such as mammary tumors or other obstructions make jugular infusions impractical. Using this technique, paclitaxel concentrations in plasma and tissue achieved similar levels as compared to jugular infusion. In this tutorial, we will demonstrate how to successfully catheterize the carotid artery by preparing an optimized catheter for the individual mouse model, then show how to insert and secure the catheter into the mouse carotid artery, thread the end of the catheter out through the back of the mouse&#8217;s neck, and hook the mouse to a pump to deliver a controlled rate of drug influx. Multiple low volume retro-orbital bleeds allow for analysis of plasma drug concentrations over time.

This method was developed with the goal of delivering a steady drug solution via the carotid artery, to assess the pharmacokinetics of novel drugs in mouse models.

マウスにおけるタキサンの薬物動態学的および薬力学的分析のための頸動脈煎茶

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study ...

Non-invasive Assessment of the Efficacy of New Therapeutics for Intestinal Pathologies Using Serial Endoscopic Imaging of Live Mice

Animal models of inflammatory bowel disease (IBD) and colorectal cancer (CRC) have provided significant insight into the cell intrinsic and extrinsic mechanisms that contribute to the onset and progression of intestinal diseases. The identification of new molecules that promote these pathologies has led to a flurry of activity focused on the development of potential new therapies to inhibit their function. As a result, various pre-clinical mouse models with an intact immune system and stromal microenvironment are now heavily used. Here we describe three experimental protocols to test the efficacy of new therapeutics in pre-clinical models of (1) acute mucosal damage, (2) chronic colitis and/or colitis-associated colon cancer, and (3) sporadic colorectal cancer. We also outline procedures for serial endoscopic examination that can be used to document the therapeutic response of an individual tumor and to monitor the health of individual mice. These protocols provide complementary experimental platforms to test the effectiveness of therapeutic compounds shown to be well tolerated by mice.

We describe methods for longitudinal monitoring of the efficacy of therapeutics for the treatment of colonic pathologies in mice using a rigid endoscope. This protocol can be readily used for the characterization of the therapeutic response of an individual tumor in live mice and also for monitoring potential disease relapse.

生きたマウスのシリアル内視鏡イメージングを使用して、腸の異常のための新しい治療の有効性の非侵襲的評価

Animal models of inflammatory bowel disease (IBD) and colorectal cancer (CRC) have provided significant insight into the cell intrinsic and extrinsic ...

A Rat Carotid Balloon Injury Model to Test Anti-vascular Remodeling Therapeutics

The rat carotid balloon injury is a well-established surgical model that has been used to study arterial remodeling and vascular cell proliferation. It is also a valuable model system to test, and to evaluate therapeutics and drugs that negate maladaptive remodeling in the vessel. The injury, or barotrauma, in the vessel lumen caused by an inflated balloon via an inserted catheter induces subsequent neointimal growth, often leading to hyperplasia or thickening of the vessel wall that narrows, or obstructs the lumen. The method described here is sufficiently sensitive, and the results can be obtained in relatively short time (2 weeks after the surgery). The efficacy of the drug or therapeutic against the induced-remodeling can be evaluated either by the post-mortem pathological and histomorphological analysis, or by ultrasound sonography in live animals. In addition, this model system has also been used to determine the therapeutic window or the time course of the administered drug. These studies can leadto the development of a better administrative strategy and a better therapeutic outcome. The procedure described here provides a tool for translational studies that bring drug and therapeutic candidates from bench research to clinical applications.

The rat carotid balloon injury model described below allows researchers to evaluate drugs or therapeutics that negate injury-induced arterial hyperplasia. Detailed pre-surgical preparation, surgical procedure, and post-surgical cares of the animal are described.

ラット頸動脈バルーン損傷モデルは、抗血管リモデリングの治療薬をテストします

The rat carotid balloon injury is a well-established surgical model that has been used to study arterial remodeling and vascular cell proliferation. It is ...

Through the Looking Glass: Time-lapse Microscopy and Longitudinal Tracking of Single Cells to Study Anti-cancer Therapeutics

The response of single cells to anti-cancer drugs contributes significantly in determining the population response, and therefore is a major contributing factor in the overall outcome. Immunoblotting, flow cytometry and fixed cell experiments are often used to study how cells respond to anti-cancer drugs. These methods are important, but they have several shortcomings. Variability in drug responses between cancer and normal cells, and between cells of different cancer origin, and transient and rare responses are difficult to understand using population averaging assays and without being able to directly track and analyze them longitudinally. The microscope is particularly well suited to image live cells. Advancements in technology enable us to routinely image cells at a resolution that enables not only cell tracking, but also the observation of a variety of cellular responses. We describe an approach in detail that allows for the continuous time-lapse imaging of cells during the drug response for essentially as long as desired, typically up to 96 hr. Using variations of the approach, cells can be monitored for weeks. With the employment of genetically encoded fluorescent biosensors numerous processes, pathways and responses can be followed. We show examples that include tracking and quantification of cell growth and cell cycle progression, chromosome dynamics, DNA damage, and cell death. We also discuss variations of the technique and its flexibility, and highlight some common pitfalls.

Here, we describe a method of long-term time-lapse microscopy to longitudinally track single cells in response to anti-cancer therapeutics.

鏡の国のアリス：単一細胞のタイムラプス顕微鏡と縦トラッキング抗がん治療薬を研究します

The response of single cells to anti-cancer drugs contributes significantly in determining the population response, and therefore is a major contributing ...

Longitudinal In Vivo Imaging of the Cerebrovasculature: Relevance to CNS Diseases

Remodeling of the brain vasculature is a common trait of brain pathologies. In vivo imaging techniques are fundamental to detect cerebrovascular plasticity or damage occurring overtime and in relation to neuronal activity or blood flow. In vivo two-photon microscopy allows the study of the structural and functional plasticity of large cellular units in the living brain. In particular, the thinned-skull window preparation allows the visualization of cortical regions of interest (ROI) without inducing significant brain inflammation. Repetitive imaging sessions of cortical ROI are feasible, providing the characterization of disease hallmarks over time during the progression of numerous CNS diseases. This technique accessing the pial structures within 250 &#956;m of the brain relies on the detection of fluorescent probes encoded by genetic cellular markers and/or vital dyes. The latter (e.g., fluorescent dextrans) are used to map the luminal compartment of cerebrovascular structures. Germane to the protocol described herein is the use of an in vivo marker of amyloid deposits, Methoxy-O4, to assess Alzheimer&#39;s disease (AD) progression. We also describe the post-acquisition image processing used to track vascular changes and amyloid depositions. While focusing presently on a model of AD, the described protocol is relevant to other CNS disorders where pathological cerebrovascular changes occur.

Longitudinal In Vivo Imaging of the Cerebrovasculature: Relevance to CNS Diseases

This manuscript describes a procedure to track the remodeling of the cerebrovasculature during amyloid plaque accumulation in vivo using longitudinal two-photon microscopy. A thinned-skull preparation enables the visualization of fluorescent dyes to assess the progression of cerebrovascular damage in a mouse model of Alzheimer&#39;s disease.

縦<em&gt;インビボ</em&gt;脳血管系のイメージング：中枢神経系疾患との関連

Remodeling of the brain vasculature is a common trait of brain pathologies. In vivo imaging techniques are fundamental to detect cerebrovascular ...

Intranasal Delivery of Therapeutic Stem Cells to Glioblastoma in a Mouse Model

The intrinsic tropism towards brain malignancies renders stem cells as promising carriers of therapeutic agents against malignant tumors. The delivery of therapeutic stem cells via the intranasal route is a recently discovered alternative strategy, with strong potential for clinical translation, due to its non-invasive nature compared to intracranial implantation or delivery via systemic routes. The lack of blood brain barrier further strengthens the therapeutic potential of stem cells undergoing intranasal brain entry. This article summarizes the essential techniques utilized in our studies and outlines the basic principles of intranasal strategy for stem cell delivery using a mouse model of intracranial glioma xenografts. We demonstrate the optimized procedures that generate consistent and reproducible results with specific predetermined experimental parameters and offer guidelines for streamlined work flow that ensure efficient execution and reliable experimental outcome. The article is designed to serve as a baseline for further experimental customization based on hypothesis, stem cell types, or tumor specifics.

Stem cells are promising therapeutic carriers to treat brain tumors due to their intrinsic tumor tropism. Non-invasive intranasal stem cell delivery bypasses the blood brain barrier and demonstrates strong potential for clinical translation. This article summarizes the basic principles of intranasal stem cell delivery in a mouse model of glioma.

マウスモデルにおける膠芽細胞腫に対する治療用幹細胞の鼻腔内送達

The intrinsic tropism towards brain malignancies renders stem cells as promising carriers of therapeutic agents against malignant tumors. The delivery of ...

Novel Methods for Intranasal Administration Under Inhalation Anesthesia to Evaluate Nose-to-Brain Drug Delivery

Intranasal administration has been reported to be a potential pathway for nose-to-brain delivery of therapeutic agents that circumvents the blood-brain barrier. However, there have been few reports regarding not only the quantitative analysis but also optimal administration conditions and dosing regimens for investigations of nose-to-brain delivery. The limited progress in research on nose-to-brain pathway mechanisms using rodents represents a significant impediment in terms of designing nose-to-brain delivery systems for candidate drugs.
To gain some headway in this regard, we developed and evaluated two novel methods of stable intranasal administration under inhalation anesthesia for experimental animals. We also describe a method for the evaluation of drug distribution levels in the brain via the nose-to-brain pathway using radio-labeled [14C]-inulin (molecular weight: 5,000) as a model substrate of water-soluble macromolecules.
Initially, we developed a pipette-based intranasal administration protocol using temporarily openable masks, which enabled us to perform reliable administration to animals under stable anesthesia. Using this system, [14C]-inulin could be delivered to the brain with little experimental error.
We subsequently developed an intranasal administration protocol entailing reverse cannulation from the airway side through the esophagus, which was developed to minimize the effects of mucociliary clearance (MC). This technique led to significantly higher levels of [14C]-inulin, which was quantitatively detected in the olfactory bulb, cerebrum, and medulla oblongata, than the pipette method. This appears to be because retention of the drug solution in the nasal cavity was substantially increased by active administration using a syringe pump in a direction opposite to the MC into the nasal cavity.
In conclusion, the two methods of intranasal administration developed in this study can be expected to be extremely useful techniques for evaluating pharmacokinetics in rodents. The reverse cannulation method, in particular, could be useful for evaluating the full potential of nose-to-brain delivery of drug candidates.

Here, we describe two novel methods of stable intranasal administration under inhalation anesthesia with minimal physical stress for experimental animals. We also describe a method for quantitative evaluation of drug distribution levels in the brain via the nose-to-brain pathway using radiolabeled [14C]-inulin as a model substrate of water-soluble macromolecules.

鼻の頭脳への薬剤投与を評価する吸入麻酔下で経鼻投与する手法

Intranasal administration has been reported to be a potential pathway for nose-to-brain delivery of therapeutic agents that circumvents the blood-brain ...

Intratracheal Administration of Dry Powder Formulation in Mice

In the development of inhalable dry powder formulations, it is essential to evaluate their biological activities in preclinical animal models. This paper introduces a noninvasive method of intratracheal delivery of dry powder formulation in mice. A dry powder loading device that consists of a 200 &#181;L gel loading pipette tip connected to an 1 mL syringe via a three-way stopcock is presented. A small amount of dry powder (1-2 mg) is loaded into the pipette tip and dispersed by 0.6 mL of air in the syringe. Because pipette tips are disposable and inexpensive, different dry powder formulations can be loaded into different tips in advance. Various formulations can be evaluated in the same animal experiment without device cleaning and dose refilling, thereby saving time and eliminating the risk of cross-contamination from residual powder. The extent of powder dispersion can be inspected by the amount of powder remaining in the pipette tip. A protocol of intubation in mouse with a custom-made light source and a guiding cannula is included. Proper intubation is one of the key factors that influences the intratracheal delivery of dry powder formulation to the deep lung region of the mouse.

Dry powder formulations for inhalation have great potential in treating respiratory diseases. Before entering human studies, it is necessary to evaluate the efficacy of the dry powder formulation in preclinical studies. A simple and noninvasive method of the administration of dry powder in mice through the intratracheal route is presented.

マウスにおける乾燥粉末製剤の気管内投与

In the development of inhalable dry powder formulations, it is essential to evaluate their biological activities in preclinical animal models. This paper ...

A Porcine Heterotopic Heart Transplantation Protocol for Delivery of Therapeutics to a Cardiac Allograft

Cardiac transplantation is the gold standard treatment for end-stage heart failure. However, it remains limited by the number of available donor hearts and complications such as primary graft dysfunction and graft rejection. The recent clinical use of an ex vivo perfusion device in cardiac transplantation introduces a unique opportunity for treating cardiac allografts with therapeutic interventions to improve function and avoid deleterious recipient responses. Establishing a translational, large-animal model for therapeutic delivery to the entire allograft is essential for testing novel therapeutic approaches in cardiac transplantation. The porcine, heterotopic heart transplantation model in the intraabdominal position serves as an excellent model for assessing the effects of novel interventions and the immunopathology of graft rejection. This model additionally offers long-term survival for the pig, given that the graft is not required to maintain the recipient's circulation. The aim of this protocol is to provide a reproducible and robust approach for achieving ex vivo delivery of a therapeutic to the entire cardiac allograft prior to transplantation and provide technical details to perform a survival heterotopic transplant of the ex vivo perfused heart.

We present a protocol for utilizing a normothermic ex vivo sanguinous perfusion system for the delivery of therapeutics to an entire cardiac allograft in a porcine heterotopic heart transplant model.

心臓同種移植への治療薬の送達のためのブタヘテロトピック心臓移植プロトコル

Cardiac transplantation is the gold standard treatment for end-stage heart failure. However, it remains limited by the number of available donor hearts ...