Name: a benchtop approach to the location specific blood brain barrier opening using focused ultrasound in a rat model
Uploaded: 2020-06-13T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
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이 연구는 클렘슨 대학에 NSF EPSCoR 연구 인프라 보조금에 의해 부분적으로 지원되었다 (1632881). 또한, 이 연구는 시비탄 국제 연구 센터, 버밍엄, AL에 의해 부분적으로 지원되었다. 저자는 감사 버밍엄 작은 동물 이미징 공유 시설 보조금 [NIH P30 CA013148]에서 앨라배마 대학의 서비스와 시설의 사용을 인정합니다. 저자들은 라지브 초프라의 지지와 지도에 대해 인정한다.

모든 실험 절차는 UAB 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC) 지침에 따라 수행되었습니다.
1. 중점 초음파 운전 장비 설정
<ol><li>50개의 Ohm 동축 BNC 케이블을 사용하여 RF 증폭기의 출력에 초음파 트랜스듀서의 입력(1)을 연결하고 (2) RF 증폭기의 입력을 기능 발생기의 출력에 연결한다.</li>
	<li>기능 발생기 모드를 1% 듀티 사이클로 초당 한 번 부비동성 버스트로 설정합니다.<ol>
<li>50dB RF 앰프와 함께 사용되는 0.8인치 초점 거리를 가진 댐프드 1 MHz 저전력 침지 변환기의 경우 시작 설정을 설정합니다: 1 MHz 의 신파, 1V 피크에서 피크, 10k 사이클, 1s 간격(또는 기간).</li>
		<li>공기 백업의 경우 1.1 MHz 고출력 트랜스듀서가 초기 설정을 1.1MHz 의 시네 파, 50mV 피크에서 피크까지, 11k 사이클, 1s 간격으로 설정합니다. 참고: 수중이 아니면 트랜스듀서를 작동하지 마십시오. 손이나 다른 신체 부위를 초음파 초점에 놓거나 작동 하는 동안 트랜스 듀서 얼굴을 만지지 마십시오.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 집중 초음파 벤치탑 설정
<ol><li>입체 프레임과 스테레오테틱 프레임 홀더를 3D 인쇄합니다.</li>
	<li>PVC파이프(도 1a)를들고 있는 클램프를 사용하여 트랜스듀서를 XYZ 포지셔에 연결합니다. 클램프를 X축 슬라이드에 고정하고 날개 너트로 고정합니다.<ol>
<li>고출력 초음파 트랜스듀서를 사용하는 경우 일치하는 자석 쌍을 사용하여 PVC 파이프에 부착하십시오. 한 자석에 구멍이 있고 다른 자석에 일치하는 돌출부가 있는지 확인합니다. PVC 파이프의 바닥을 캡하고 에폭시를 사용하여 자석 중 하나를 부착합니다(그림 1b참조).</li>
		<li>에폭시를 사용하여 고전력 초음파 트랜스듀서의 상단 중심에 두 번째 자석을 부착합니다. 트랜스듀서의 중심에 있는지 확인하십시오(도1c).</li>
	</ol>
</li>
	<li>고출력 초음파 트랜스듀서를 사용하는 경우 XYZ 포지셔터를 무효화하기 위한 포인터를 만듭니다. 이 포인터의 끝은 초음파 트랜스듀서가 XYZ 포지셔에 부착될 때 트랜스듀서 초점 의 중심 의 공간에서 위치를 나타냅니다. 트랜스듀서의 초점 거리의 길이와 트랜스듀서의두께(도 1d)로절단된 18G 바늘의 포인터를 만든다.<ol>
<li>제3 자석에 에폭시를 적용하여 (이 자석은 PVC 캡 자석과 페어링) 포인터의 상단에 부착합니다. 그런 다음 포인터는 XYZ nulling(그림1d)에대한 PVC 파이프의 자석에 부착할 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>저전력 침수 변환기를 사용하는 경우 포인터와 장착 클립의 파일을 3D 인쇄합니다.<ol>
<li>장착 클립을 PVC 파이프에 클리핑하여 저전력 침지 변환기를 PVC 파이프에 연결하고 트랜스듀서를 링에삽입합니다(도 1f).</li>
	</ol>
</li>
	<li>동물의 머리 위에 쉴 수 있는 아크릴 시트에서 잘라낸 조각을 함께 붙이면 수조를 만드십시오(그림1e).<ol>
<li>동물의 머리 크기에 관한 욕조 바닥에 개구부를 잘라냅니다. 폴리이미드 테이프로 수조의 구멍을 덮습니다. 참고: 쥐의 털을 적시고 저체온증을 일으킬 수 있으므로 폴리이미드 테이프 주위에 물이 누출되지 않도록 주의해야 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>MRI 가시유체(예: 비타민 E 오일)로 직경 4mm 직경의 얇은 껍질 플라스틱 또는 유리 구를 채우고 밀봉하여 MRI 우세물을 만듭니다. 3D 프린팅 스테레오탁스프레임(그림 2a)의오른쪽에 MRI 신탁 홀더에 놓습니다.</li>
	<li>3D 프릭스 프레임 홀더를 XYZ 포지셔너에 단단히 고정하여 동물 포지셔닝을 위한 좋은 위치에 있습니다. 프레임 홀더의 로스트랄 끝에 있는 탭을 Y축 레일의 일치하는 채널로 밀어 넣고 세트나사(그림 1h,빨간색 화살표)로 고정합니다.</li>
	<li>XYZ 포지셔너를 구동하려면 제조업체의 지시에 따라 컴퓨터에 USB를 설치하여 변환기를 연결합니다. 런타임 환경 과 모터 컨트롤러 소프트웨어를 PC에 설치합니다.<ol>
<li>컨트롤러 소프트웨어의 전면 패널의 포트 선택 드롭다운 컨트롤에서 USB를 직렬 변환기로 선택하여 소프트웨어에서 적절한 직렬 포트를 선택해야 합니다. 9핀 직렬 크로스오버 케이블(예: RS232 널 모뎀 케이블)을 사용하여 USB를 스테퍼 모터 컨트롤러 상자에 연결합니다.</li>
		<li>컨트롤러 소프트웨어를 실행하여 스테퍼 모터를 소프트웨어 제어하에 구동할 수 있는 테스트합니다. 이 단계에서는 로컬 IT 지원의 도움이 필요할 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 두개 내 타겟팅 절차
참고: 250-350 g의 남성 스프라그 Dawley 쥐가 이러한 실험에 사용되었습니다. 동물은 물과 쥐 차우에 무료로 접근할 수 있었고, 12:12h 의 빛:어두운 주기로 유지되었다.
<ol><li>마취 하에 동물을 넣고 (산소가있는 3 % 이소플루란)과 발가락 핀치에 대한 반응의 부족을 확인하십시오. 그런 다음 아래에 설명된 대로 카테터를 삽입합니다.<ol>
<li>정맥에 쉽게 닿을 수 있도록 램프로 꼬리를 따뜻하게 합니다. 동물을 과열하거나 꼬리를 태우지 않도록 주의하십시오.</li>
		<li>동물이 잠들면 (발가락 핀치에 반응하지 않음), 마이크로 버블, 에반스 블루 염료 (EBD), MRI를 사용하는 경우 가도부트롤 MRI 대비를 제공하는 데 사용되는 24 G 꼬리 정맥 카테터를 삽입합니다. 정맥이 부딪히면 혈액이 칼집을 채우고 안쪽 바늘을 천천히 제거하고 칼집을 정맥으로 더 밀어 넣습니다. 참고 : 처음으로 쥐 꼬리 정맥 주사를하는 경우 스튜어트와 슈뢰더(33)와 같은 가이드를 참조하십시오.</li>
		<li>혈류량이 없는 경우, 카테터 칼집을 정맥 밖으로 천천히 움직이면 바늘이 정맥을 뚫었을 수 있다는 것을 테스트합니다. 카테터가 약간 뒤로 당겨질 때 혈액이 흐르는 경우, 먼저 찌르고 카테터 배치는 이전 위치로 장밋빛 꼬리의 다른 위치에서 다시 시작해야합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>카테터 플러그를 식염수로 채우고 카테터 플러그를 카테터 포트 끝에 나사로 꽂아 포트가 피로 가득 차자마자 카테터 포트의 끝에 넣습니다. 실험실 테이프를 카테터와 꼬리 주위에 조심스럽게 감싸서 제자리에 유지합니다. 상단에 작은 조각으로 시작하고 카테터 플러그의 맨 끝을 노출 떠나, caudal 방향으로 작동합니다.</li>
	<li>마취 라인을 스테레오탁스프레임(도 2a)의마취 커넥터에 연결하고 입에 입을 물린 막대에 놓고 이어바를 두 외이도로 안내하여 동물의 머리를 프레임안으로 고정한 다음 세트 나사를 조입니다. 동물의 머리가 안전하고 수준인지 확인하십시오.</li>
	<li>동물을 MRI 침대로 옮기고 마취 선을 코 콘에 연결합니다. 이 프로토콜에서 9.4 T 작은 보어 동물 MRI가 사용되었다.</li>
	<li>좌표 측정을 위해 전체 뇌뿐만 아니라 MRI신탁(도 2b)을캡처하는 관상 및 축 T2 가중 이미지를 수집합니다. MRI 프로토콜을 빌드할 수 있도록 로컬 MRI 물리학자 또는 기술에게 다음 정보를 제공합니다.<ol>
<li>관상 이미지(그림 2b 상단)의 경우 이미지 수 : 27, 너비 : 62.2 mm, 높이 : 62.2 mm, 깊이 : 37.97 mm, 복셀 크기 : 0.24 x 0.24 x 1.41 mm3.</li>
		<li>축 이미지(그림 2b 아래)의 경우 이미지 수 : 13, 너비 : 61.47 mm, 높이 : 53.81 mm, 깊이 : 16.7 mm, 복셀 크기 : 0.41 x 0.21 x 1.29 mm3. 참고: 평면 해상도의 관상 동맥이 0.25mm에 가깝고 이미지가 전체 뇌와 fiducial을 커버하는 한 이러한 정확한 매개 변수를 가질 필요는 없습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>FUS를 대상으로 하는 MRI fiducial에서 뇌 영역까지의 거리를 기록하여 위의 이미지에서 좌표 측정을 수집합니다.<ol>
<li>스캐너에서 3.5 단계에서 수집된 관상 이미지에서 수탁이 가장 큰 이미지를 찾아 서체의 중심을 나타냅니다. 내측/측면 방향과 등쪽 복부 방향 모두에서(MRI 소프트웨어는 스케일 또는 포인트 측정 도구를 가지고, 로컬 MRI 기술 또는 물리학자와 상의)에 대한 뇌 영역의 상부에서 의외의 거리를 기록합니다(그림2b,상단).</li>
		<li>스캐너에서, 3.5 단계에서 수집된 축 상에서, 신탁의 중심에서 표적 뇌 영역까지의 거리를 측정하고 내측/측면방향(도 2b,아래쪽)에서 형상의 맨 위를 측정하는 이미지를 찾아낸다.</li>
		<li>두 개의 내측/측면 측정을 비교하고 서로 다른 경우 평균을 사용합니다. 이러한 좌표 측정은 XYZ 포지셔너를 사용하여 대상 뇌 영역으로 FUS 초점을 안내하기 위해 4.3 단계에서 나중에 사용됩니다.</li>
	</ol></li>
	<li>MRI 프레스스캔 이미지를 수집합니다. FUS BBB 개구부(그림4)를촬영한 이미지와 이러한 이미지를 비교합니다. T1 가중 이미지는 나중에 BBB 개방을 시각화하는 데 사용되며, T2 가중 이미지는 나중에 FUS 치료34이후 조직 손상이 발생하지 않도록 하기 위해 사용될 것이다.<ol>
<li>T1 가중 축 이미지의 경우 너비: 30mm, 높이: 51.2mm, 깊이: 3.0mm, 복셀 크기: 0.23 x 0.2 x 0.23 mm3,이미지 수: 13.</li>
		<li>T2 가중 축 이미지의 경우 너비: 30mm, 높이: 51.2mm, 깊이: 2.6mm, 복셀 크기: 0.2 x 0.2 x 0.2 mm3,이미지 수: 13.</li>
		<li>T1 가중 관상 이미지의 경우 너비 : 30mm, 높이 : 30mm, 깊이 : 27mm, 복셀 크기 : 0.16 x 0.16 x 1mm3,이미지 수 : 27.</li>
		<li>T2 가중 관상 이미지의 경우 너비 : 30mm, 높이 : 30mm, 깊이 : 27mm, 복셀 크기 : 0.12 x 0.12 x 1mm3,이미지 수 : 27. 참고: 3.5 단계에서와 마찬가지로 이러한 이미징 매개 변수는 나열된 것과 정확히 동일할 필요는 없습니다. 이러한 이미지는 3.5 단계에서 수집된 것보다 더 작은 FOV 및 더 높은 해상도를 가지고 있습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>동물을 스테레오탁 프레임에 보관하고 MRI 침대에서 벤치탑 FUS 설정으로 신속하게 동물을 운반합니다. 동물은 마취의 효과에 따라 전송을 위해 잠을 유지있는지 확인합니다.</li>
	<li>전송 시간이 길어지면 동물과 프레임에 맞게 충분히 큰 전송을 위해 상자를 사용합니다. 마취 플러그가 여전히 부착되어 있는 가운데, 동물과 프레임을 상자 안에 놓고 여분의 이소플루란이 몇 분 동안 상자를 채울 수 있도록 합니다. 마취 라인을 분리하고 신속하게 전송합니다.</li>
</ol>4. 집중 초음파 절차
<ol><li>FUS 벤치탑 설정에 도착하면 즉시 마취 라인을 코 콘에 연결하고 산소로 1.5-3 %의 이소플루란을 계속 실행합니다. 동물이 깨어나지 않도록 가능한 한 빨리 이 작업을 수행하십시오.</li>
	<li>프레임을 프레임 홀더에 밀어 넣고 제자리에 단단히 놓습니다. 클리퍼를 사용하여 동물의 머리를 면도합니다. 여분의 모발을 닦고 모발 리무버 크림을 두피에 바치십시오. 3 분 동안 앉아서 물과 거즈로 닦아.</li>
	<li>MRI를 대상으로 사용할 수 없는 경우 표준(3D 인쇄되지 않음) 스테레오테틱 프레임을 사용하여 포인터 팁을 bregma에 터치하고 소프트웨어 또는 좌표를 기록하여 포인터 위치를 bregma에 null합니다. 소프트웨어의 최대 50 버튼을 클릭하고 변환기포인터를 교체하여 XYZ 캐리지를 50mm 위로 이동합니다. 이전에 설명 된 쥐 뇌 아틀라스에 따라35,소프트웨어의 스테핑 버튼을 사용하여 원하는 뇌 좌표로 이동. MRI 대신 이 메서드를 사용하는 경우 섹션 4.6로 건너뜁니다.</li>
	<li>MRI 안내를 사용하는 경우 포인터를 연결하고 포인터를 MRI 신탁의 위치로 이동합니다(도1d,g). 포인터를 MRI 신탁의 맨 위와 중앙에 배치합니다(주체 홀더 상단에 작은 구멍이 포인팅을 위해 제공됩니다). MRI 이미지의 모든 거리가 계산된 지점인 null 위치 단추를 클릭합니다.</li>
	<li>포인터를 제거하고 위치 이동을 내측/측면 좌표 및 로스트랄/caudal 좌표로 이동합니다. 수조와 초음파 젤의 배치를 허용하기 위해 최대 50 버튼을 눌러 포지셔너를 올립니다. Z축 이동의 상단에 도달하면 nulling 위치가 무효화됩니다. 등/복부 좌표는 트랜스듀서가 추가된 후에 설정됩니다.</li>
	<li>동물의 두피에 초음파 젤을 바르고 폴리이미드 테이프 창을 젤에 눌러 동물 위에 수조를 놓습니다. 초음파 젤에 기포가 없는지 확인하십시오.</li>
	<li>수조를 탈가스로 채웁니다.</li>
	<li>고출력 트랜스듀서를 사용하는 경우, 자석이 물 바로 위에 있도록 포지셔너를 낮춥다. 트랜스듀서를 비스듬히 물에 적어 기포가 얼굴 아래에 갇히지 않도록 하고 자석을 연결합니다.</li>
	<li>저전력 침수 변환기를 사용하는 경우, 트랜스듀서 클립 바로 위에 있는 물속으로 포지셔를 낮춥시다. 그런 다음 투명기가 얼굴 아래에 갇히는 것을 방지하기 위해 비스듬히 물 속으로 낮춤으로써 트랜스듀서를 제자리에 잘라냅니다. 참고: 투명 한 목욕 거품에 대 한 트랜스듀서 얼굴 아래 를 볼 때 도움이 됩니다.</li>
	<li>포지셔너를 등쪽/복부 좌표로 낮춥춥시다.</li>
	<li>RF 전원 앰프를 켭니다.</li>
	<li>3% 에반스 블루 염료(EBD)의 1mL/kg을 주입하여 바늘 끝을 카테터 플러그에 집어 넣고 주입합니다. 5 분 동안 순환할 수 있습니다.</li>
	<li>거품 셰이커로 심하게 흔들어 마이크로 버블을 활성화합니다.<ol>
<li>18G 날개 주입 세트에서 2개의 FUS 처리 및 튜빙을 고려하여 식염수의 0.2 mL에서30μL/kg의 용량을 30 μL/kg의 용량을 0.2 mL의 식염수로 준비합니다. 예를 들어, 쥐의 무게가 200g인 경우, 18G 바늘 끝을 포함하는 주사기를 식염수 1mL에 마이크로 버블 30 μL로 채웁니다. 참고: 날개 달린 주입 세트로 복용하고 주입하는 데 18 G 바늘 팁을 사용해야 합니다.</li>
		<li>주사기를 여러 번 반전하여 마이크로 버블의 균일한 분포를 얻습니다. 그런 다음 날개 달린 주입 세트를 부착하고 채웁니다. 주사기를 주입 펌프에 배치하고 주입 펌프를 설정하여 0.2 mL의 속도로 6mL/h를 제공합니다. 이것은 2 분 FUS 노출을 통해 마이크로 버블의 느린 주입을 제공할 것입니다.</li>
		<li>날개 달린 바늘을 카테터 플러그에 삽입합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>먼저, 주입 펌프를 실행하고 3s를 기다린 후 기능 발생기의 출력 활성화 버튼을 눌러 FUS 처리를 시작합니다(재료 의 표에서기능 발생기에 "라벨"). 마이크로 버블이 지울 수 있도록 5 분 사이에 이 두 번 영역당 이 두 번 반복하십시오.<ol>
<li>주입 펌프가 2 분 에서 중지 할 때 FUS 치료를 중지 기능 생성기에서 다시 켜진 버튼을 누릅니다.</li>
		<li>마이크로 버블이 지울 때까지 5 분 기다립니다. 그런 다음 주입 및 두 번째 FUS 치료를 시작합니다.</li>
		<li>두 번째 FUS 치료 직후, 가도부트롤 대비(MRI를 사용하는 경우) 및 관심 있는 제제, 예를 들어 바이러스 성 입자를 주입한다. 모든 에이전트의 총 전달 량은 5mL/kg을 초과해서는 안됩니다. 참고: 관심 있는 에이전트의 납품 타이밍(예: FUS BBB 개장 전후)은 사용되는 에이전트에 따라 다를 수 있습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>RF 전원 앰프를 끄고 즉시 동물을 MRI로 다시 운반합니다.</li>
</ol>5. BBB 오픈MRI 확인
<ol><li>MRI를 사용할 수 없는 경우 섹션 6으로 건너 뛰고 EBD 식을 사용하여 BBB 개구부를 확인합니다.</li>
	<li>동물을 MRI 침대에 다시 3.7 단계와 동일한 위치에 놓고 마취 라인을 연결합니다.</li>
	<li>BBB 개구부 영역에서 가도부트롤 MRI 향상을 시각화하기 위해 3.7 단계에서 사용되는 동일한 이미징 매개변수로 MRI 포스트 스캔을 수집한다(도3b,e).</li>
</ol>6. 관류 및 조직 수집
<ol><li>혈액이 완전히 명확 해질 때까지 차가운 4 % 포르말린으로 동물을 perfuse.</li>
	<li>뇌를 제거하고 하룻밤 사이에 4 % 포르말린 또는 PFA에 배치하십시오. 다음으로, 뇌가 가라 앉을 때까지 30 % 자당 용액 (약 2-3 일)에 뇌를 배치합니다. 마지막으로 액체 질소 나 드라이 아이스에 플래시 동결 및 냉동 절제 될 때까지 -80 ° C에 저장합니다.</li>
	<li>10 월에 뇌를 동결 하 고 냉동 섹션을.</li>
	<li>형광 현미경 검사법을 위한 고정 및 커버슬립 섹션. EBD 여기는 470 과 540 nm에서 피크와 680 nm에서 배출 피크. 전반적인 세포 형태를 시각화하기 위해 DAPI 마운팅 매체를 사용하여 커버슬립.</li>
</ol>

저자는 공개 할 것이 없습니다.

여기에서 우리는 마이크로 버블에 대한 벤치탑 접근 방식이 MRI 지침의 유무에 관계없이 두개 내 표적화에 대한 두개 내 표적화 방법, 두개 내 표적을 위한 두가지 변형 및 방법을 포함하여 대체 접근 방식으로 FUS BBB 개방을 지원했습니다. 현재 랩에 MRI 유도 FUS BBB 개구부를 설치하기 위해 사용자 친화적인 인터페이스를 통해 매우 표준화되고 재현 가능한 결과를 제공하는 우수한 즉시 사용할 수 있...

기본적인 신경과학에서 많은 발견에도 불구하고, 신경 발달 및 신경 퇴행성 질환에 대한 새로운 치료의 수는 상대적으로 제한된남아1,2. 신경 장애에 관여하는 유전자, 분자 및 세포 회로에 대한 깊은 이해는 현재 기술3을가진 인간에서 실현 할 수없는 유망한 치료법을 제안했습니다. 효과적인 치료는 종종 뇌 침투 및 사이트 별4,5,6,7,8의필요성에 의해 제한됩니다. 그러나, 특정 뇌 부위에 국소화된 약물 전달의 기존 방법(예를 들어, 주사 또는 캐뉼라를 통한 전달)은 침습적이며 두개골9에서개구부를 필요로 한다. 이 수술의 침습성은 인간의 뇌에 국소 전달의 일상적인 사용을 방지. 또한, 조직 손상 및 그 결과 염증 반응은 유비쿼터스 상반신 주사에 의존하는 기본 및 전임상 연구를 위해 혼동된다10. 비침습적으로 혈액 뇌 장벽에 걸쳐 에이전트를 제공 하는 기능 (BBB) 특정 뇌 영역에 그들을 대상으로 신경 장애에 대 한 치료에 엄청난 영향을 미칠 수 있습니다., 동시에 전임상 연구에 대 한 강력한 조사 도구를 제공 하는 동안.
최소한의 조직 손상을 가진 BBB를 가로지르는 표적 수송의 한 가지 방법은 마이크로버블과 함께 경두개 중형 초음파(FUS)로BBB11,12,13,14,15,16을집중적으로 열고 일시적으로 개방한다. FUS BBB 개구부는 신경영양인자17,18,19,유전자 치료20,21,22,항체23,신경전달물질24,나노입자25,26,27, 28,28, 29등뇌 영역을 대상으로 치료제를 국소화하여 신경퇴행성 질환, 뇌졸중 및 신경교종의 치료에 대한 최근 주목받고 있다. 광범위한 응용 분야와 비침습적 특성30,31을통해 FUS BBB 개방은 일상적인 입체 적 내 주사에 이상적인 대안입니다. 더욱이,인간30,32에서의현재 사용으로 인해, 이 기술을 이용한 전임상 조사는 매우 번역적인 것으로 간주될 수 있다. 그러나, FUS BBB 개방은 접근성의 부족으로 인해 기초 과학 및 전임상 연구에서 널리 확립 된 기술이 될 아직. 따라서 FUS BBB 개구부에 대한 벤치탑 접근 방식에 대한 자세한 프로토콜을 이 기술을 수립하는 데 관심이 있는 실험실의 출발점으로 제공합니다.
이러한 연구는 FUS 특이적 초음파 트랜스듀서 또는 저전력 댐프 형 초음파 침지 변환기중 고출력 공기로 수행되었다. 트랜스듀서는 반응형 부하및 표준 벤치탑 기능 발생기를 위해 설계된 RF 전원 증폭기로 구동되었습니다. 이러한 항목에 대한 자세한 내용은 재료 표에서찾을 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>Bubble shaker</td><td>Lantheus Medical Imaging</td><td>VMIX</td><td>VIALMIX, actiation device used to activate Definity microbubbles</td></tr><tr><td>Catheter plug/ Injection cap</td><td>SAI infusion technologies</td><td>Part Number: IC</td><td>Catheter plug/ Injection cap</td></tr><tr><td>Evans blue dye</td><td>Sigma</td><td>E2129-10G</td><td>Evans blue dye</td></tr><tr><td>Function generator</td><td>Tektronix</td><td>AFG3022B</td><td>Dual channel, 250MS/s, 25MHz</td></tr><tr><td>FUS transducer, 1.1MHz</td><td>FUS Instruments</td><td>TX-110</td><td>1 MHz MRI-compatible spherically focused ultrasound transducer with a hydrophone</td></tr><tr><td>Heating pad for Mice and Rats</td><td>Kent Scientific</td><td>PS-03</td><td>Heating pad- PhysioSuite for Mice and Rats</td></tr><tr><td>Infusion pump</td><td>KD Scientific</td><td>780100</td><td>KDS 100 Legacy Single Syringe Infusion Pump</td></tr><tr><td>Kapton tape</td><td>Gizmo Dorks</td><td>https://www.amazon.com/dp/B01N1GGKRC/&lt;br/&gt; ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_GbR7Db56HKD91</td><td>Gizmo Dorks Kapton Tape (Polyimide) for 3D Printers and Printing, 8 x 8 inches, 10 Sheets per Pack</td></tr><tr><td>Low power immersion transducer, 1MHz</td><td>Olympus</td><td>V303-SU</td><td>Immersion Transducer, 1 MHz, 0.50 in. Element Diameter, Standard Case Style, Straight UHF Connector, F=0.80IN PTF</td></tr><tr><td>Magnet sets</td><td>WINOMO</td><td>https://www.amazon.com/dp/B01DJZQJBG/&lt;br/&gt; ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_JYQ7DbM32E5QC</td><td>WINOMO 15mm Sew In Magnetic Bag Clasps for Sewing Scrapbooking - 10 Sets</td></tr><tr><td>RF amplifier</td><td>E&amp;amp;I</td><td>A075</td><td>75W</td></tr><tr><td>Tail vein catheter</td><td>BD</td><td>382512/ Fisher Item: NC1228513</td><td>24g BD Insyte Autoguard shielded IV catheters (non-winged)</td></tr><tr><td>Ultrasound contrast microbubbles</td><td>Lantheus Medical Imaging</td><td>DE4, DE16</td><td>DEFINITY (Perflutren Lipid Microsphere)</td></tr><tr><td>Ultrasound gel</td><td>Aquasonic</td><td>https://www.amazon.com/dp/B07FPQDM4F/&lt;br/&gt; ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_D6Q7Db3J9QP7P</td><td>Ultrasound Gel Aquasonic 100 Transmission 1 Liter Squeeze Bottle</td></tr><tr><td>Winged infusion sets, 22ga.</td><td>Fisher Healthcare</td><td>22-258087</td><td>Terumo Surflo Winged Infusion Sets</td></tr><tr><td>motor controller software</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>custom software written in LabView for controlling the Velmex motor controller</td></tr><tr><td>runtime environment for the motor controller software</td><td>National Instruments</td><td>LabView runtime engine version 2017 or better</td><td>https://www.ni.com/en-us/support/downloads/software-products/download.labview.html</td></tr><tr><td>3 axis Linear stage actuator (XYZ positioner)</td><td>Velmex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>bolts</td><td>Velmex</td><td>MB-1</td><td>BiSlide Bolt 1/4-20x3/4&quot; Socket cap screw (10 pack), Qty:3</td></tr><tr><td>motor controller</td><td>Velmex</td><td>VXM-3</td><td>Control,3 axis programmable stepping motor control, Qty:1</td></tr><tr><td>mounting cleats</td><td>Velmex</td><td>MC-2</td><td>Cleat, 2 hole BiSlide, Qty:6</td></tr><tr><td>mounting cleats</td><td>Velmex</td><td>MC-2</td><td>Cleat, 2 hole BiSlide, Qty:2</td></tr><tr><td>usb to serial converter</td><td>Velmex</td><td>VXM-USB-RS232</td><td>USB to RS232 Serial Communication Cable 10ft, Qty:1</td></tr><tr><td>x-axis linear stage</td><td>Velmex</td><td>MN10-0100-M02-21</td><td>BiSlide, travel=10 inch, 2 mm/rev, limits, NEMA 23, Qty:1</td></tr><tr><td>x-axis stepper motor</td><td>Velmex</td><td>PK266-03A-P1</td><td>Vexta Type 23T2, Single Shaft Stepper Motor, Qty:1</td></tr><tr><td>y-axis linear stage</td><td>Velmex</td><td>MN10-0100-M02-21</td><td>BiSlide, travel=10 inch, 2 mm/rev, limits, NEMA 23, Qty:1</td></tr><tr><td>y-axis stepper motor</td><td>Velmex</td><td>PK266-03A-P1</td><td>Vexta Type 23T2, Single Shaft Stepper Motor, Qty:1</td></tr><tr><td>z-axis damper</td><td>Velmex</td><td>D6CL-6.3F</td><td>D6CL Damper for Type 23 Double Shaft Stepper Motor, Qty:1</td></tr><tr><td>z-axis linear stage</td><td>Velmex</td><td>MN10-0100-M02-21</td><td>BiSlide, travel=10 inch, 2 mm/rev, limits, NEMA 23, Qty:1</td></tr><tr><td>z-axis stepper motor</td><td>Velmex</td><td>PK266-03B-P2</td><td>Vexta Type 23T2, Double Shaft Stepper Motor, Qty:1</td></tr><tr><td>3D printable files</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Immersion transducer mount and pointer</td><td></td><td></td><td>https://www.tinkercad.com/things/cRgTthGXSRq</td></tr><tr><td>Stereotaxic frame</td><td></td><td></td><td>https://www.tinkercad.com/things/ilynoQcdqlH</td></tr><tr><td>Stereotaxic frame holder</td><td></td><td></td><td>https://www.tinkercad.com/things/aZNgqhBOHAX</td></tr><tr><td>9.4T small bore animal MRI</td><td>Bruker</td><td>Bruker BioSpec 94/20</td><td>ParaVision version 5.1</td></tr><tr><td>AAV9-hsyn-GFP</td><td>Addgene</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cream hair remover</td><td>Church &amp;amp; Dwight</td><td></td><td>Nair cream</td></tr><tr><td>gadobutrol MRI contrast agent</td><td>Bayer</td><td></td><td>Gadavist (Gadobutrol, 1mM/mL)</td></tr><tr><td>Stereotactic frame</td><td>Stoelting</td><td>#51500</td><td>not MRI compatible</td></tr><tr><td>turnkey FUS delivery device</td><td>FUS Instruments</td><td>RK-300</td><td>ready to use MRI compatible FUS for rodents</td></tr></tbody></table>

a benchtop approach to the location specific blood brain barrier opening using focused ultrasound in a rat model

스테레오탁스 수술은 설치류 뇌에 국소화된 약물 및 유전자 전달을 위한 금본위제입니다. 이 기술은 대상 뇌 영역에 정확한 국소화및 대상 부작용의 감소를 포함하여 전신 전달에 비해 많은 장점이 있습니다. 그러나, 스테레오 탁스 수술은 그것의 번역 효능을 제한 하는 매우 침략, 긴 복구 시간을 필요, 여러 뇌 영역을 대상으로 할 때 도전을 제공. 집중 초음파(FUS)는 순환 마이크로버블과 함께 밀리미터 크기의 영역에서 혈액 뇌 장벽(BBB)을 일시적으로 개방하는 데 사용될 수 있다. 이를 통해 일반적으로 BBB를 교차할 수 없는 체계적으로 전달된 에이전트의 원두개 내 지역화를 가능하게 합니다. 이 기술은 스테레오 탁스 수술에 대한 비침습적 대안을 제공합니다. 그러나 현재까지이 기술은 장비 및 표준화 된 방법에 대한 제한된 접근으로 인해 신경 과학 실험실에서 널리 채택되지 않았습니다. 이 프로토콜의 전반적인 목표는 저렴하고 재현 가능하므로 모든 실험실에서 쉽게 채택 할 수있는 FUS BBB 개방 (BBBO)에 벤치 탑 접근 방식을 제공하는 것입니다.

여기서, 우리는 마이크로버블을 이용한 집중초음파가 저전력 침수 트랜스듀서(도3)와FUS 트랜스듀서(도4)를모두 사용하여 위에 지정된 파라미터를 사용하여 국소화된 BBB 개방을 유도할 수 있음을 입증한다. 첫째, 초기 실험에서 저전력 침수 트랜스듀서는전방(도 3b)또는 내측(도3a)의뇌 반구 를 표적으로 삼았...

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A Benchtop Approach to the Location Specific Blood Brain Barrier Opening using Focused Ultrasound in a Rat Model

마이크로 버블 에이전트를 가진 집중한 초음파는 혈액 두뇌 장벽을 초점하고 일시적으로 열 수 있습니다. 이 기술은 혈액 뇌 장벽을 통해 에이전트의 넓은 범위를 제공하기 위해 사용되었습니다. 이 문서에서는 MRI 지침유무이드 없이 설치류 뇌에 국소화된 전달을 위한 자세한 프로토콜을 제공합니다.

쥐 모델에서 집중 초음파를 사용하여 위치 특정 혈액 뇌 장벽 개방에 대한 벤치 탑 접근

Stereotaxic surgery is the gold standard for localized drug and gene delivery to the rodent brain. This technique has many advantages over systemic ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

4.5K 조회수.  University of Alabama at Birmingham. 마이크로 버블 에이전트를 가진 집중한 초음파는 혈액 두뇌 장벽을 초점하고 일시적으로 열 수 있습니다. 이 기술은 혈액 뇌 장벽을 통해 에이전트의 넓은 범위를 제공하기 위해 사용되었습니다. 이 문서에서는 MRI 지침유무이드 없이 설치류 뇌에 국소화된 전달을 위한 자세한 프로토콜을 제공합니다.

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MRI-guided Disruption of the Blood-brain Barrier using Transcranial Focused Ultrasound in a Rat Model

Focused ultrasound (FUS) disruption of the blood-brain barrier (BBB) is an increasingly investigated technique for circumventing the BBB1-5. The BBB is a significant obstacle to pharmaceutical treatments of brain disorders as it limits the passage of molecules from the vasculature into the brain tissue to molecules less than approximately 500 Da in size6. FUS induced BBB disruption (BBBD) is temporary and reversible4 and has an advantage over chemical means of inducing BBBD by being highly localized. FUS induced BBBD provides a means for investigating the effects of a wide range of therapeutic agents on the brain, which would not otherwise be deliverable to the tissue in sufficient concentration. While a wide range of ultrasound parameters have proven successful at disrupting the BBB2,5,7, there are several critical steps in the experimental procedure to ensure successful disruption with accurate targeting. This protocol outlines how to achieve MRI-guided FUS induced BBBD in a rat model, with a focus on the critical animal preparation and microbubble handling steps of the experiment.

Microbubble-mediated focused ultrasound disruption of the blood-brain barrier (BBB) is a promising technique for non-invasive targeted drug delivery in the brain1-3. This protocol outlines the experimental procedure for MRI-guided transcranial BBB disruption in a rat model.

쥐 모델에서 Transcranial 집중 초음파를 사용하여 혈액 - 뇌 장벽의 MRI를 유도 장애

Focused ultrasound (FUS) disruption of the blood-brain barrier (BBB) is an increasingly investigated technique for circumventing the BBB1-5. The BBB is a ...

연구

의학

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains technically challenging. One approach, Activation-Induced Manganese-enhanced MRI (AIM MRI), has been used successfully to map neuronal activity in rodents 1-5. In AIM MRI, Mn2+ acts a calcium analog and accumulates in depolarized neurons 6,7. Because Mn2+ shortens the T1 tissue property, regions of elevated neuronal activity will enhance in MRI. Furthermore, Mn2+ clears slowly from the activated regions; therefore, stimulation can be performed outside the magnet prior to imaging, enabling greater experimental flexibility. However, because Mn2+ does not readily cross the blood-brain barrier (BBB), the need to open the BBB has limited the use of AIM MRI, especially in mice.
One tool for opening the BBB is ultrasound. Though potentially damaging, if ultrasound is administered in combination with gas-filled microbubbles (i.e., ultrasound contrast agents), the acoustic pressure required for BBB opening is considerably lower. This combination of ultrasound and microbubbles can be used to reliably open the BBB without causing tissue damage 8-11.
Here, a method is presented for performing AIM MRI by using microbubbles and ultrasound to open the BBB. After an intravenous injection of perflutren microbubbles, an unfocused pulsed ultrasound beam is applied to the shaved mouse head for 3 minutes. For simplicity, we refer to this technique of BBB Opening with Microbubbles and UltraSound as BOMUS 12. Using BOMUS to open the BBB throughout both cerebral hemispheres, manganese is administered to the whole mouse brain. After experimental stimulation of the lightly sedated mice, AIM MRI is used to map the neuronal response.
To demonstrate this approach, herein BOMUS and AIM MRI are used to map unilateral mechanical stimulation of the vibrissae in lightly sedated mice 13. Because BOMUS can open the BBB throughout both hemispheres, the unstimulated side of the brain is used to control for nonspecific background stimulation. The resultant 3D activation map agrees well with published representations of the vibrissae regions of the barrel field cortex 14. The ultrasonic opening of the BBB is fast, noninvasive, and reversible; and thus this approach is suitable for high-throughput and/or longitudinal studies in awake mice.

A technique is described for broadly opening the blood-brain barrier in the mouse using microbubbles and ultrasound. Using this technique, manganese can be administered to the mouse brain. Because manganese is an MRI contrast agent that accumulates in depolarized neurons, this approach enables imaging of neuronal activity.

초음파 혈액 - 뇌 장벽 파괴 및 망간 향상된 MRI를 사용하여 기능성 Neuroimaging

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

신경과학

Stereotaxic Surgery for Excitotoxic Lesion of Specific Brain Areas in the Adult Rat

Many behavioral functions in mammals, including rodents and humans, are mediated principally by discrete brain regions. A common method for discerning the function of various brain regions for behavior or other experimental outcomes is to implement a localized ablation of function. In humans, patient populations with localized brain lesions are often studied for deficits, in hopes of revealing the underlying function of the damaged area. In rodents, one can experimentally induce lesions of specific brain regions.
Lesion can be accomplished in several ways. Electrolytic lesions can cause localized damage but will damage a variety of cell types as well as traversing fibers from other brain regions that happen to be near the lesion site. Inducible genetic techniques using cell-type specific promoters may also enable site-specific targeting. These techniques are complex and not always practical depending on the target brain area. Excitotoxic lesion using stereotaxic surgery, by contrast, is one of the most reliable and practical methods of lesioning excitatory neurons without damaging local glial cells or traversing fibers.
Here, we present a protocol for stereotaxic infusion of the excitotoxin, N-methyl-D-aspartate (NMDA), into the basolateral amygdala complex. Using anatomical indications, we apply stereotaxic coordinates to determine the location of our target brain region and lower an injection needle in place just above the target. We then infuse our excitotoxin into the brain, resulting in excitotoxic death of nearby neurons. While our experimental subject of choice is a rat, the same methods can be applied to other mammals, with the appropriate adjustments in equipment and coordinates.
This method can be used on a variety of brain regions, including the basolateral amygdala1-6, other amygdala nuclei6, 7, hippocampus8, entorhinal cortex9 and prefrontal cortex10. It can also be used to infuse biological compounds such as viral vectors1, 11. The basic stereotaxic technique could also be adapted for implantation of more permanent osmotic pumps, allowing more prolonged exposure to a compound of interest.

Targeted ablation of specific brain region(s) by infusion of an excitotoxin using stereotaxic coordinates is described. This technique could also be adapted for infusion of other chemicals into the rat brain.

성인 쥐의 특정 두뇌 영역의 Excitotoxic 병변에 대한 Stereotaxic 외과

Many behavioral functions in mammals, including rodents and humans, are mediated principally by discrete brain regions. A common method for discerning the ...

Using Fluorescence Activated Cell Sorting to Examine Cell-Type-Specific Gene Expression in Rat Brain Tissue

The brain is comprised of four primary cell types including neurons, astrocytes, microglia and oligodendrocytes. Though they are not the most abundant cell type in the brain, neurons are the most widely studied of these cell types given their direct role in impacting behaviors. Other cell types in the brain also impact neuronal function and behavior via the signaling molecules they produce. Neuroscientists must understand the interactions between the cell types in the brain to better understand how these interactions impact neural function and disease. To date, the most common method of analyzing protein or gene expression utilizes the homogenization of whole tissue samples, usually with blood, and without regard for cell type. This approach is an informative approach for examining general changes in gene or protein expression that may influence neural function and behavior; however, this method of analysis does not lend itself to a greater understanding of cell-type-specific gene expression and the effect of cell-to-cell communication on neural function. Analysis of behavioral epigenetics has been an area of growing focus which examines how modifications of the deoxyribonucleic acid (DNA) structure impact long-term gene expression and behavior; however, this information may only be relevant if analyzed in a cell-type-specific manner given the differential lineage and thus epigenetic markers that may be present on certain genes of individual neural cell types. The Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) technique described below provides a simple and effective way to isolate individual neural cells for the subsequent analysis of gene expression, protein expression, or epigenetic modifications of DNA. This technique can also be modified to isolate more specific neural cell types in the brain for subsequent cell-type-specific analysis.

The goal of this protocol is to use the fluorescence activated cell sorting (FACS) technique to sort specific types of neural cells for subsequent analysis of cell-type-specific gene expression, epigenetic markers, and or protein expression.

쥐 뇌 조직 검사 정렬 형광 활성 셀을 사용하여 셀 타입 별 유전자 발현

The brain is comprised of four primary cell types including neurons, astrocytes, microglia and oligodendrocytes. Though they are not the most abundant ...

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

Ischemic stroke leads to vasogenic cerebral edema and subsequent primary brain injury, which is mediated through destruction of the blood-brain barrier (BBB). Rats with induced ischemic stroke were established and used as in vivo models to investigate the functional integrity of the BBB. Spectrophotometric detection of Evans blue (EB) in the brain samples with ischemic injury could provide reliable justification for the research and development of novel therapeutic modalities. This method generates reproducible results, and is applicable in any laboratory without a need for special equipment. Here, we present a visualized and technical guideline on the detection of the extravasation of EB following induction of ischemic stroke in rats.

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

The overall goal of this procedure is to provide a highly reproducible technique for in vivo assessment of the blood-brain barrier disruption in rat models of ischemic stroke.

허 혈 성 뇌졸중의 쥐 모델에서 뇌혈관 장애의 비보에 평가

Ischemic stroke leads to vasogenic cerebral edema and subsequent primary brain injury, which is mediated through destruction of the blood-brain barrier ...

Disruption of the Blood-Spinal Cord Barrier Using Low-Intensity Focused Ultrasound in a Rat Model

Low-intensity focused ultrasound (LIFU) uses ultrasonic pulsations at lower intensities than ultrasound and is being tested as a reversible and precise neuromodulatory technology. Although LIFU-mediated blood-brain barrier (BBB) opening has been explored in detail, no standardized technique for blood-spinal cord barrier (BSCB) opening has been established to date. Therefore, this protocol presents a method for successful BSCB disruption using LIFU sonication in a rat model, including descriptions of animal preparation, microbubble administration, target selection&#160;and localization, as well as BSCB disruption visualization and confirmation. The approach reported here is particularly useful for researchers who need a fast and cost-effective method to test and confirm target localization and precise BSCB disruption in a small animal model with a focused ultrasound transducer, evaluate the BSCB efficacy of sonication parameters, or explore applications for LIFU at the spinal cord, such as drug delivery, immunomodulation, and neuromodulation. Optimizing this protocol for individual use is recommended, especially for advancing future preclinical, clinical, and translational work.

Disruption of the blood-spinal cord barrier (BSCB) can be successfully achieved with the intravenous administration of microbubbles and the application of low-intensity focused ultrasound (LIFU). This protocol details the opening of the BSCB using LIFU in a rodent model, including equipment setup, microbubble injection, target localization, and BSCB disruption visualization.

쥐 모델에서 저강도 집속 초음파를 사용한 혈액-척수 장벽 파괴

Low-intensity focused ultrasound (LIFU) uses ultrasonic pulsations at lower intensities than ultrasound and is being tested as a reversible and precise ...

생체공학

A High-Throughput Image-Guided Stereotactic Neuronavigation and Focused Ultrasound System for Blood-Brain Barrier Opening in Rodents

The blood-brain barrier (BBB) has been a major hurdle for the treatment of various brain diseases. Endothelial cells, connected by tight junctions, form a physiological barrier preventing large molecules (&#62;500 Da) from entering the brain tissue. Microbubble-mediated focused ultrasound (FUS) can be used to induce a transient local BBB opening, allowing larger drugs to enter the brain parenchyma.
In addition to large-scale clinical devices for clinical translation, preclinical research for therapy response assessment of drug candidates requires dedicated small animal ultrasound setups for targeted BBB opening. Preferably, these systems allow high-throughput workflows with both high-spatial precision as well as integrated cavitation monitoring, while still being cost effective in both initial investment and running costs.
Here, we present a bioluminescence and X-ray guided stereotactic small animal FUS system that is based on commercially available components and fulfills the aforementioned requirements. A particular emphasis has been placed on a high degree of automation facilitating the challenges typically encountered in high-volume preclinical drug evaluation studies. Examples of these challenges are the need for standardization in order to ensure data reproducibility, reduce intra-group variability, reduce sample size and thus comply with ethical requirements and decrease unnecessary workload. The proposed BBB system has been validated in the scope of BBB opening facilitated drug delivery trials on patient-derived xenograft models of glioblastoma multiforme and diffuse midline glioma.

The blood-brain barrier (BBB) can be temporarily disrupted with microbubble-mediated focused ultrasound (FUS). Here, we describe a step-by-step protocol for high-throughput BBB opening in vivo using a modular FUS system accessible for non-ultrasound experts.

설치류의 혈액 뇌 장벽 개방을 위한 고처리량 이미지 유도 입체 신경 탐색 및 집중 초음파 시스템

The blood-brain barrier (BBB) has been a major hurdle for the treatment of various brain diseases. Endothelial cells, connected by tight junctions, form a ...

Focused Ultrasound Induced Blood-Brain Barrier Opening for Targeting Brain Structures and Evaluating Chemogenetic Neuromodulation

Acoustically Targeted Chemogenetics (ATAC) allows for the noninvasive control of specific neural circuits. ATAC achieves such control through a combination of focused ultrasound (FUS) induced blood-brain barrier opening (FUS-BBBO), gene delivery with adeno-associated viral (AAV) vectors, and activation of cellular signaling with engineered, chemogenetic, protein receptors and their cognate ligands. With ATAC, it is possible to transduce both large and small brain regions with millimeter precision using a single noninvasive ultrasound application. This transduction can later allow for a long-term, noninvasive, device-free neuromodulation in freely moving animals using a drug. Since FUS-BBBO, AAVs, and chemogenetics have been used in multiple animals, ATAC should also be scalable for the use in other animal species. This paper expands upon a previously published protocol and outlines how to optimize the gene delivery with FUS-BBBO to small brain regions with MRI-guidance but without a need for a complicated MRI-compatible FUS device. The protocol, also, describes the design of mouse targeting and restraint components that can be 3D-printed by any lab and can be easily modified for different species or custom equipment. To aid reproducibility, the protocol describes in detail how the microbubbles, AAVs, and venipuncture were used in ATAC development. Finally, an example data is shown to guide the preliminary investigations of studies utilizing ATAC.

This protocol delineates steps necessary for the gene delivery through focused ultrasound blood brain barrier (BBB) opening, evaluation of the resulting gene expression, and measurement of neuromodulation activity of chemogenetic receptors through histological tests.

뇌 구조를 표적으로 삼고 화학 유전 학적 신경 조절을 평가하기위한 집중 초음파 유도 혈액 뇌 장벽 개방

Acoustically Targeted Chemogenetics (ATAC) allows for the noninvasive control of specific neural circuits. ATAC achieves such control through a ...

Enhancing Drug Delivery to the Brain: MRI-Guided Ultrasound Techniques in Rats

Monitoring Blood-Brain Barrier Opening in Rats with a Preclinical Focused Ultrasound System

The brain has a highly selective semipermeable blood barrier, termed the blood-brain barrier (BBB), which prevents the delivery of therapeutic macromolecular agents to the brain. The integration of MR-guided low-intensity pulsed focused ultrasound (FUS) with microbubble pre-injection is a promising technique for non-invasive and non-toxic BBB modulation. MRI can offer superior soft-tissue contrast and various quantitative assessments, such as vascular permeability, perfusion, and the spatial-temporal distribution of MRI contrast agents. Notably, contrast-enhanced MRI techniques with gadolinium-based MR contrast agents have been shown to be the gold standard for detecting BBB openings. This study outlines a comprehensive methodology involving MRI protocols and animal procedures for monitoring BBB opening in a rat model. The rat model provides the added benefit of jugular vein catheter utilization, which facilitates rapid medication administration. A stereotactic-guided preclinical FUS transducer facilitates the refinement and streamlining of animal procedures and MRI protocols. The resulting methods are characterized by reproducibility and simplicity, eliminating the need for specialized surgical expertise. This research endeavors to contribute to the optimization of preclinical procedures with rat models and encourage further investigation into the modulation of the BBB to enhance therapeutic interventions in neurological disorders.

This study describes a combined magnetic resonance imaging (MRI) and low-intensity pulsed focused ultrasound (FUS) protocol, utilizing living rats with jugular vein catheterization to monitor blood-brain barrier (BBB) opening.

The brain has a highly selective semipermeable blood barrier, termed the blood-brain barrier (BBB), which prevents the delivery of therapeutic ...

Focus Ultrasound Based Microbubble Mediated Blood-Brain Barrier Opening: A Technique to Create Localized Transient Openings in Blood-Brain Barrier of Mouse by Sonoporation

Source: Haumann, R. et al. <a href="https://www.jove.com/video/61269" target="_blank">A High-Throughput Image-Guided Stereotactic Neuronavigation and Focused Ultrasound System for Blood-Brain Barrier Opening in Rodents.</a> J. Vis. Exp. (2020)
This video describes a method of temporarily disrupting the blood-brain barrier (BBB) by creating transient openings using microbubble-mediated focused ultrasound (FUS). These transient local BBB openings can eventually be used to deliver larger-sized drug molecules directly into the brain parenchyma.

Focus Ultrasound based microbubble mediated Blood-Brain Barrier Opening: A technique to create localized transient openings in mouse by sosoporation(초음파 기반 마이크로버블 매개 혈액-뇌 장벽 개구부: 초음파 처리에 의한 마우스의 혈액-뇌 장벽에 국부적인 일시적인 개구부를 생성하는 기술)

Source: Haumann, R. et al. A High-Throughput Image-Guided Stereotactic Neuronavigation and Focused Ultrasound System for Blood-Brain Barrier Opening in ...