Dr. Clem Jones AO'nun Mülkünün, Avustralya Ulusal Sağlık ve Tıbbi Araştırma Konseyi'nin [GNT1145580, GNT1176326], Metal Vakfı'nın ve Queensland Eyalet Hükümeti'nin (DSITI, Bilim, Bilgi Teknolojisi ve İnovasyon Bakanlığı) desteğini kabul ediyoruz.

Tüm hayvan deneyleri, Queensland Üniversitesi hayvan etik komitesi tarafından onaylanmıştır.
1. Şirket içi mikrokabarcık hazırlama
<ol><li>1,2-distearoil-sn-glycero-3-fosfokolin ve 1,2-distearoil-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[amino(polietilenglikol)-2000] (amonyum tuzu) 9: 1 molar oranını tartın. 1 mL mikrokabarcık çözeltisi başına 0.5 mg lipit karışımı gereklidir. Alternatif olarak, önceden çözünmüş lipitler kullanılarak adım 1.3'e devam edilirse, lipitler zaten kloroformda satın alınabilir.</li>
	<li>Lipiti bir cam beherde küçük bir kloroform hacminde çözün.</li>
	<li>Kloroformu bir evaporatör veya azot akışı ile buharlaştırın.</li>
	<li>Kurutulmuş lipit filmini, 0.22 μm filtreden süzülmüş 10 mL PBS +% 10 gliserol +% 10 propilen glikol çözeltisi ile rehidre edin.</li>
	<li>Rehidrate lipit çözeltisini 55 ° C'ye (lipitlerin erime sıcaklığının üstünde) ayarlanmış bir su banyosu sonikatörüne yerleştirin ve tamamen çözünene kadar sonikat yapın.</li>
	<li>Otoklavlanmış 1.5 mL HPLC şişelerine Aliquot lipit çözeltisi ve septa kapaklarına vida.</li>
	<li>Şişedeki tüm havayı 27 G'lik bir iğne ile donatılmış 5 mL'lik bir şırınga ile aspire edin ve şişede bir vakum oluşturun.</li>
	<li>Birlikte verilen şırınga ile şişeye oktofloropropan ekleyin ve gazı teneke kutudan çekin. Şırıngadaki hacmi okuyarak şişeyi 1-2 mL oktafloropropan ile doldurun.</li>
	<li>Her şişeyi parafin film ile kapatın ve soğutun.</li>
	<li>Deney gününde, şişeyi oda sıcaklığına getirin, şişeye 0,5 mL% 0,9 NaCl çözeltisi ekleyin, ardından şişeyi bir birleştiriciye yerleştirin ve mikrokabarcıkları üretmek için 45 s (önceden ayarlanmış süre) çalkalayın.</li>
</ol>2. Bir coulter sayacı kullanarak mikrokabarcık kalite kontrolü
<ol><li>Mikrokabarcık çözeltisini birleştiriciden çıkarın ve septayı 19 G'lik bir iğneyle delerek gazı şişeden boşaltın.</li>
	<li>19 G iğneli 1 ml'lik bir şırınga kullanarak 5 mL filtrelenmiş akış çözeltisine 100 μL mikrokabarcık çözeltisi ekleyerek iki adımlı 1:5.000 seri seyreltme gerçekleştirerek mikrokabarcık çözeltisini seyreltin ve ardından 100 μL seyreltilmiş mikrokabarcık çözeltisini alarak ve pipet kullanarak bir küvette 10 mL filtrelenmiş akış çözeltisine pipetleyin.</li>
	<li>Elektrolit tankının yeterli akış çözeltisine sahip olduğunu ve atık tankının boş olduğunu kontrol edin.</li>
	<li>Küvet tezgah platformuna yerleştirin ve yerine kilitleyin. Örnek almak için 30 μm'lik bir açıklık kullanın.</li>
	<li>Yazılımda, standart çalışma yöntemini (SOM) yükleyin ve ardından konsantrasyon | SOM Düzenle'yi seçin. 5000x seyreltme girin.</li>
	<li>Yazılımda, uygun bir dosya adı seçin. Örneğin, microbubble_1_date.</li>
	<li>Küvetleri platforma yükleyin ve sabitleyin.</li>
	<li>Yazılımda Çalıştır'ı seçin| Numune konsantrasyonunun% 10'dan az olduğunu önizleyin ve doğrulayın. Bu sayı% 10'dan yüksekse, mikro kabarcıkların daha yüksek bir seyreltme faktörü ile yeni bir seyreltme işlemini gerçekleştirin.</li>
	<li>İlk okumayı elde etmek üzere numuneyi almaya başlamak için 'Başlat'ı seçin.</li>
	<li>Her ölçümden sonra Coulter sayacının açıklığını filtrelenmiş akış çözeltisi ile durulayın. 3 çoğaltma elde etmek için 2.2-2.9 arasındaki adımları yineleyin.</li>
	<li>Seyreltilmiş mikrokabarcık çözeltisi içeren bir küveti bir sonicator su banyosuna yerleştirin ve 30 s boyunca sonikat yapın.</li>
	<li>Çözümü sonikleştirilmiş mikro kabarcıklarla ölçün ve boş olarak etiketleyin.</li>
	<li>Yazılımda, son okumayı ilk okumadan çıkarın. Bu, mikro kabarcık olmayan ve gaz içermeyen parçacıkları çıkarır.</li>
	<li>Mikro kabarcık konsantrasyonunu, boyut dağılımını, ortalama boyutu ve hacim konsantrasyonunu görüntülemek için yazılımda Sonuçları Görüntüle'yi seçin.</li>
</ol>3. Floresan antikor etiketleme
<ol><li>Herhangi bir katkı maddesi olmadan PBS'de 1 mg/mL'lik bir fare IgG çözeltisi elde edin.</li>
	<li>Kitte bulunan üreticilerin talimatlarını izleyerek AlexaFluor 647 ile 0,1 M sodyum bikarbonat tamponunda 1 mg fare IgG etiketleyin. Bu floresan olarak etiketlenmiş IgG miktarı, 5 mg / kg antikor dozunun uygulandığı 5-7 yetişkin farede bu prosedürü gerçekleştirmek için yeterlidir.</li>
	<li>Boyayı 0,1 M sodyum bikarbonat tamponunda IgG çözeltisine ekleyin ve oda sıcaklığında 15 dakika inkübe edin.</li>
	<li>Antikor çözeltisini bir spin kolonuna pipetleyerek ve 5 dakika boyunca 1.000 x g'de santrifüj yaparak floresan etiketli antikoru saflaştırın. Serbest boya sütun yatağında kalacaktır.</li>
	<li>Protein konsantrasyonunu ölçmek için bir spektrofotometre kullanın. Konjugat çözeltinin emiciliğini 280 nm ve 650 nm'de (A280 ve A650) ölçün. Denklemi kullanarak numunedeki protein konsantrasyonunu hesaplayın: Protein konsantrasyonu (M) = [A280 - (A650 x 0.03)] x seyreltme faktörü / 203.000.</li>
	<li>Denklemi kullanarak etiketleme derecesini hesaplamak için bir spektrofotometre kullanın: mol proteini başına mol boyası = A650 x seyreltme faktörü / 239 000 x protein konsantrasyonu (M). NOT: Kabul edilebilir bir etiketleme derecesi, mol proteini başına 3-7 mol boyadır ve tipik olarak elde edilen etiketleme derecesi yaklaşık 6'dır.</li>
</ol>4. Ultrason kurulumu
<ol><li>Fokuslu ultrason sistemini kullanarak, ultrason odağını su bolusunun tabanının 9 mm altına konumlandırmak için 5 mm'lik ara parçayı su bolusuna ekleyin.</li>
	<li>Su bolusunu, 20 dakika boyunca bir inline degazör ile gazdan arındırılmış yaklaşık 300 mL deiyonize su ile doldurun (oksijen içeriği 3 ppm'nin altında olmalıdır). Dairesel diziyi doldurulmuş su bolusuna yerleştirin ve yüzeyde hava kabarcığı olup olmadığını kontrol etmek için bir diş aynası kullanın. Yüzeyde varsa, dairesel diziyi çıkarın ve su bolusunda değiştirin.</li>
	<li>Uygulama yazılımını başlatın. Dalga formu menüsünde, Dalga formu görev döngüsünü ayarla'yı seçin. Ayarlar PRF (Hz) 10, görev döngüsü% 10, odak 80 mm, merkez frekansı 1 MHz, genlik (MPa tepe negatif basıncı) 0.65 MPa, mekanik indeks = 0.65'tir. Dalga formunu tanımlamak ve bellekte saklamak için Set tuşuna basın. NOT: Fokuslu ultrason sistemi, kalibre edilmiş bir hidrofon tarafından alınan ölçümlerden üretici tarafından önceden kalibre edilir.</li>
	<li>Fokuslu ultrason sistemi yazılımında, bir tedavi planı tanımlayın. Bu, birden fazla bireysel tedavi bölgesinden oluşan bir tedavi bölgesi tanımlamayı ve bu tedavi bölgelerinin her birinde alınacak eylemleri tanımlamayı gerektirir. Bu durumda, tedavi bölgesi fare beyninin bir yarımküresidir.</li>
	<li>Hareket denetleyicisi penceresinde, Tara sekmesine gidin ve x boyutunda hareket için başlat, durdur ve artır değerini girin ve y yönünde hareket için değeri başlatın, durdurun ve artırın. X: start -4, stop 3.50 ve Y: -3.00, stop 3, Increment 1.5, # loops: 1 değerlerini girin.</li>
	<li>Tedavi bölgeleri için eylemleri tanımlayın. Hareket denetleyicisi penceresinde, Olay düğmesini seçin. Komut Dosyası Düzenleme Penceresinde, her tedavi yerinde seçilen sırada yürütülecek eylemlerin bir listesini seçin. Hareket Türü'nü komut dosyası penceresinin üst kısmındaki raster ızgarası olarak ayarlayın. Olaylar sekmesinde, bunları komut dosyası paneline taşımak için Eylemler Ekle'yi seçin ve Senkron Olarak Taşı, Tetikleyici arb'yi başlat , bekle, Tetikleyici arb'yi durdur'u ekleyin. Bekle eylemine tıklayın ve 6.000 ms'lik bir bekleme süresi seçin. NOT: Bu ayarlar, tedaviyi 1,5 mm aralıklı 6 x 5 ızgaralı bir tedavi noktası ızgarası haline getirecek ve her bir noktanın tedavi süresi 6 sn'dir. Bir fare beynini sonikleştirmek için toplam süre yaklaşık 3 dakikadır. Bu boyuttaki arıtma ızgarası, yaklaşık 30 g ağırlığındaki yetişkin C57/Bl6 fareler için uygundur. Tedavi noktaları ızgarasının boyutu, farenin boyutuna bağlı olarak yukarı veya aşağı ayarlanabilir.</li>
</ol>5. Hayvan hazırlığı
<ol><li>Fareyi 0,1 g'a kadar hassas bir teraziyle tartın.</li>
	<li>Fareyi intraperitoneal olarak 90 mg/kg ketamin ve 6 mg/kg ksilazin ile anestezi altına alın. Bir ayak parmağı sıkışması ile reflekslerin yokluğunu test edin. Alternatif olarak, fareler uygun bir yüz maskesi ile uygun bir inhalasyonel anestezik aparat kullanılarak izofluran ile uyuşturulabilir. İzofluran kullanılıyorsa, hipotermiyi önlemek için ultrason sırasında fare bir ısı yastığına yerleştirilmelidir.</li>
	<li>Saçları hayvanın kafasından tıraş etmek için elektrikli bir tıraş bıçağı kullanın, ardından pamuklu bir tomurcukla epilasyon kremi uygulayın, 2-3 dakika veya saçlar nemli bir gazlı bezle temizlenene kadar bırakın. Epilasyon kreminin farenin gözüne girmemesine dikkat edin.</li>
	<li>Farenin kafasının merkezini kalıcı bir işaretleyici ile işaretleyin. Dönüştürücünün merkezinde bir delik vardır ve dönüştürücü odağı ve odak noktası görsel olarak hizalanabilir.</li>
	<li>Daha önce tabanı kesilmiş ve yerine tartım teknesinin tabanına yapıştırılmış plastik bir ambalajla ultrason jeli ile değiştirilmiş küçük bir tartım teknesini doldurun. Bu, 8 mm'lik bir ara parça görevi görür ve farenin kafasına iyi bir bağlantı sağlar ve farenin kafasıyla hizalanmış dönüştürücünün odağının görsel olarak incelenmesini sağlar.</li>
</ol>6. Mikrokabarcık hazırlama
<ol><li>Bir mikrokabarcık şişesini oda sıcaklığına ısıtın. Etkinleştirmek için, şişeye 0,5 mL% 0,9 NaCl çözeltisi ekleyin ve mikro kabarcıkları üretmek için 45 s çalkalamak için bir birleştiriciye yerleştirin.</li>
	<li>Septayı 27 G'lik bir iğneyle delerek şişeyi havalandırın.</li>
</ol>7. Ultrason tedavisi
<ol><li>Mikrokabarcıkların şişesini ters çevirin ve çözeltinin 1 μL / g vücut ağırlığını yavaşça çekin. Buna floresan olarak etiketlenmiş antikor çözeltisi ekleyin ve şırıngada hafifçe karıştırın. Enjekte edilen maksimum hacim 150 μL'dir. NOT: Şirket içinde hazırlanan mikro kabarcıklar, klinik olarak kullanılandan yaklaşık 60 kat daha az konsantredir (örneğin, Definity mikrokabarcıkları). Ses seviyesini veya konsantrasyonu, enjekte edilen mikrokabarcıkların sayısı klinik olarak kullanılanlara benzer olacak şekilde ayarlayın (örn. Belirlilik 1.2 x 108 mikrokabarcıklar / kg vücut ağırlığı).</li>
	<li>Mikrokabarcık ve antikor çözeltisini retroorbital olarak enjekte edin, nazikçe ve yavaşça enjekte etmeye özen gösterin. Ardından, farenin gözlerine oftalmik merhem uygulayın.</li>
	<li>Fareyi baş tutucuya yerleştirin (bkz. Malzeme Tablosu) ve farenin burnunu sabitleyin. Ardından ultrason jeli dolu küçük tartım teknesini başın üstüne yerleştirin.</li>
	<li>Su bolusunu, tartım teknesindeki ultrason jelinin üzerine oturana kadar indirin.</li>
	<li>Dönüştürücü odağını başın merkezine taşımak için joystick'i kullanın. Hareket sekmesinde Kaynağı Sıfırla'yı seçin.</li>
	<li>7.3-7.6 arası adımlar 2 dakika sürecektir.</li>
	<li>Tutarlılık için, mikro kabarcıkların enjekte edilmesi ile tam taramanın seçilmesi arasında 2 dakikalık bir gecikme olmasını sağlamak için bir zamanlayıcı ayarlayın.</li>
	<li>Tedavi tamamlandıktan sonra, gözlere oftalmik merhem uygulayın ve fareyi ısıtılmış bir iyileşme odasına yerleştirin. İşlem sırasında hipotermi gözlenirse, işlem sırasında ek ısı sağlamak için farenin altına bir ısıtma yastığı yerleştirilebilir.</li>
</ol>8. Doku toplama ve işleme
<ol><li>Ultrason uygulamasından sonra ilgilenilen zaman noktasında (beyindeki yüksek antikor seviyelerini tespit etmek için en az 1 saat), fareyi aşırı dozda Pentobarbiton çözeltisi (100 mg / kg) ile derinlemesine anestezi altına alın ve fareyi 30 mL PBS ile transkardiyal olarak perfüze edin. Beyne verilen floresan etiketli antikorları spesifik olarak tespit etmek için iyi bir perfüzyon gereklidir.</li>
	<li>Beyni toplayın ve 4 ° C'de 24 saat boyunca% 4 PFA'ya daldırarak sabitleyin, ardından PBS ile yıkayın.</li>
	<li>Beyni tepsiye yerleştirerek ve 700 nm kanalda bir görüntü elde ederek beyni kızılötesi bir tarayıcıda görüntüleyin. NOT: Fiksasyondan sonra, beyin PFA'dan çıkarılır, PBS'de yıkanır ve bölümlere ayrılır. Alternatif olarak, 4 ° C'de veya suya batırılana kadar 24 saat boyunca etilen glikol kriyoprotektan çözeltisine yerleştirilebilir ve daha sonra şişe içeren yeni bir kriyoprotektana taşınabilir ve uzun süreli depolama için -20 ° C'ye yerleştirilebilir.</li>
	<li>PBS'de beyin soğuğunu bir vibratom kullanarak kesitleyin. Beyni platforma yapıştırın ve 30-40 μm kesitleri kesin ve PBS'ye toplayın. NOT: Lizozomal otofloresan (yaklaşık 12 aydan daha eski hayvanlardan alınan bölümlerde yaygındır), bakteri üremesini engellemek için bölümlerin bir ışık odası kutusunda, oda sıcaklığında ve azid içeren PBS'de (% 0.02) gece boyunca aydınlatılmasıyla ağartılmalıdır.</li>
</ol>9. Doku boyama ve görüntü alma
<ol><li>Kesitleri oda sıcaklığında 2 saat boyunca bloke çözeltisine (%0,2 Triton/PBS'de %5 BSA) aktarın, ardından çözeltiyi %0,2 Triton/PBS ile değiştirerek bölümleri 3x yıkayın.</li>
	<li>Iba1 (seyreltme 1:1,000) ve CD68'e (seyreltme 1:500) karşı birincil antikorlarla gece boyunca 4 °C'de kesitleri inkübe edin,% 0.2 Triton / PBS'de, ardından% 0.2 Triton / PBS ile 3x yıkama.</li>
	<li>Floresan sekonder antikorlarla oda sıcaklığında 2 saat boyunca bölümleri inkübe edin (seyreltme 1:500), ardından sadece% 0.2 Triton / PBS ile 3x yıkama yapın. NOT: Çekirdekler DAPI çözeltisi (0,5 μg/mL) kullanılarak da boyanabilir.</li>
	<li>Bölümleri, sert ayarlı montaj ortamına sahip bir kızağa ve kapak kaymasına aktarın. Görselleştirme ve görüntü alımından önce (gece boyunca) montaj ortamının katılaşması için yeterli zaman tanıyın.</li>
	<li>Konfokal mikroskop ile ultrason hedefli beyin bölgesinin z-yığın görüntülerini (en az 10 μm derinlik ve 0.3 μm adım boyutu, hayvan başına 10 görüntü) konfokal mikroskop ve en az 40x büyütme hedefi kullanarak elde edin. NOT: Sinyal dinamik aralığında görüntü elde etmeye dikkat edin, alt/aşırı pozlamayı önleyin. Görüntü dosyalarını mikroskop tarafından kullanılan ilgili yazılım biçiminde kaydedin.</li>
</ol>10. Görüntü analizi
<ol><li>Görüntü analiz yazılımı dosya içe aktarıcısını kullanarak z-stack mikroskopi dosyalarını dönüştürün.</li>
	<li>Dönüştürülen dosyaları yazılıma açın ve mikroglial hücreleri gözlemlemek için Iba1 kanalının yoğunluğunu ayarlayın.</li>
	<li>Etrafına bir kutu çizerek tek bir mikroglial hücreyi kırpın, 'kırp'ı seçin ve yeni dosyayı kaydedin.</li>
	<li>IBA1 sinyalinin 3B yüzey işlemesini şu şekilde oluşturun:<ol>
<li>Önceki adımda oluşturulan tek hücreli Imaris dosyasını açın.</li>
		<li>Dosyaya bir yüzey ekleyin.</li>
		<li>Iba1 boyamasına karşılık gelen kanalı seçin.</li>
		<li>Iba1 boyamasıyla örtüşmesi gereken bir eşik uygulayın</li>
		<li>Yalnızca ilgilenilen mikroglial hücreyi oluşturan ilgi yapısını seçin</li>
	</ol>
</li>
	<li>İşlemi sonlandırma<ol>
<li>Iba1 boyama hacmini elde edin ve kaydedin</li>
		<li>CD68 boyamasının 3B yüzey işlemesini oluşturun</li>
		<li>IBA1 yüzey alt dosyasının içinde, CD68 kanalını maskeleyin ve IBA1 lekelemesinin dışındaki vokselleri çıkarın</li>
		<li>Dosyaya yeni bir yüzey ekleme</li>
		<li>CD68 boyamasına karşılık gelen kanalı seçin</li>
		<li>CD68 boyama ile örtüşmesi gereken ve boyama hacimleriyle mümkün olduğunca yakından eşleşen bir eşik uygulayın</li>
		<li>Bu dosyada yalnızca intra-mikroglial CD68 yapıları bulunacağından ve bu nedenle başka bir eşik filtreleme adımı gerektirmediğinden işlemi sonlandırın.</li>
		<li>CD68 pozitif yapılarının sayısını ve ortalama hacmini elde edin ve kaydedin</li>
		<li>CD68 yapılarının karşılık gelen IBA1 yapılarına göre göreceli hacmini, fagositik bir durumda mikroglial aktivasyonun bir ölçüsü olarak hesaplayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Choi, J. 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=Noninvasive+and+transient+blood-brain+barrier+opening+in+the+hippocampus+of+Alzheimer's+double+transgenic+mice+using+focused+ultrasound.">Noninvasive and transient blood-brain barrier opening in the hippocampus of Alzheimer's double transgenic mice using focused ultrasound.</a> Ultrasonic Imaging. 30 (3), 189-200 (2008).</li><li>Lipsman, N., 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=Blood-brain+barrier+opening+in+Alzheimer's+disease+using+MR-guided+focused+ultrasound.">Blood-brain barrier opening in Alzheimer's disease using MR-guided focused ultrasound.</a> Nature Communications. 9 (1), 2336 (2018).</li><li>Pandit, R., Chen, L., G&#246;tz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+blood-brain+barrier:+physiology+and+strategies+for+drug+delivery.">The blood-brain barrier: physiology and strategies for drug delivery.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. (19), 30238 (2019).</li><li>Golde, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Open+questions+for+Alzheimer's+disease+immunotherapy.">Open questions for Alzheimer's disease immunotherapy.</a> Alzheimers Research &amp; Therapy. 6 (1), 3 (2014).</li><li>Nisbet, R. 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=Combined+effects+of+scanning+ultrasound+and+a+tau-specific+single+chain+antibody+in+a+tau+transgenic+mouse+model.">Combined effects of scanning ultrasound and a tau-specific single chain antibody in a tau transgenic mouse model.</a> Brain. 140 (5), 1220-1230 (2017).</li><li>Janowicz, P. W., Leinenga, G., G&#246;tz, J., Nisbet, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound-mediated+blood-brain+barrier+opening+enhances+delivery+of+therapeutically+relevant+formats+of+a+tau-specific+antibody.">Ultrasound-mediated blood-brain barrier opening enhances delivery of therapeutically relevant formats of a tau-specific antibody.</a> Scientific Reports. 9 (1), 9255 (2019).</li><li>Leinenga, G., G&#246;tz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+ultrasound+removes+amyloid-beta+and+restores+memory+in+an+Alzheimer's+disease+mouse+model.">Scanning ultrasound removes amyloid-beta and restores memory in an Alzheimer's disease mouse model.</a> Science Translational Medicine. 7 (278), 233 (2015).</li><li>Burgess, 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=Targeted+delivery+of+neural+stem+cells+to+the+brain+using+MRI-guided+focused+ultrasound+to+disrupt+the+blood-brain+barrier.">Targeted delivery of neural stem cells to the brain using MRI-guided focused ultrasound to disrupt the blood-brain barrier.</a> PLoS One. 6 (11), 27877 (2011).</li><li>Chen, H., 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=Focused+ultrasound-enhanced+intranasal+brain+delivery+of+brain-derived+neurotrophic+factor.">Focused ultrasound-enhanced intranasal brain delivery of brain-derived neurotrophic factor.</a> Scientific Reports. 6, 28599 (2016).</li><li>Leinenga, G., Langton, C., Nisbet, R., G&#246;tz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound+treatment+of+neurological+diseases+-+current+and+emerging+applications.">Ultrasound treatment of neurological diseases - current and emerging applications.</a> Nature Reviews Neurology. 12 (3), 161-174 (2016).</li><li>G&#246;tz, J., Halliday, G., Nisbet, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Pathogenesis+of+the+Tauopathies.">Molecular Pathogenesis of the Tauopathies.</a> Annual Reviews of Pathology. 14, 239-261 (2019).</li><li>Pandit, R., Leinenga, G., G&#246;tz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated+ultrasound+treatment+of+tau+transgenic+mice+clears+neuronal+tau+by+autophagy+and+improves+behavioral+functions.">Repeated ultrasound treatment of tau transgenic mice clears neuronal tau by autophagy and improves behavioral functions.</a> Theranostics. 9 (13), 3754-3767 (2019).</li><li>Karakatsani, M. E., 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=Unilateral+Focused+Ultrasound-Induced+Blood-Brain+Barrier+Opening+Reduces+Phosphorylated+Tau+from+The+rTg4510+Mouse+Model.">Unilateral Focused Ultrasound-Induced Blood-Brain Barrier Opening Reduces Phosphorylated Tau from The rTg4510 Mouse Model.</a> Theranostics. 9 (18), 5396-5411 (2019).</li><li>Valdez, M. A., Fernandez, E., Matsunaga, T., Erickson, R. P., Trouard, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+and+Diffusion+of+Macromolecule+Delivery+to+the+Brain+via+Focused+Ultrasound+using+Magnetic+Resonance+and+Multispectral+Fluorescence+Imaging.">Distribution and Diffusion of Macromolecule Delivery to the Brain via Focused Ultrasound using Magnetic Resonance and Multispectral Fluorescence Imaging.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 46 (1), 122-136 (2020).</li></ol>

Açıklayacak hiçbir şeyimiz yok.

Floresan etiketli antikorlar, tarama modunda uygulanan mikrokabarcıklarla birlikte odaklanmış ultrason kullanılarak beyne iletilebilir. Antikor iletimi, mikroglial morfoloji ve lizozomal genişleme, taramalı ultrason sonrası floresan mikroskobu ile saptanabilir. Mikroglia, Fc-reseptör aracılı bir süreçte antikorların bağlandığı lizozom antikorlarını ve antijenlerini alabilir4.
Bu yöntemi kullanarak tekrarlanabilir BBB açıklığı ve antikor iletimi ...

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.

<table><tbody><tr><td>1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine</td><td>Avanti</td><td>850365C</td><td></td></tr><tr><td>1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[amino(polyethyleneglycol)-2000]</td><td>Avanti</td><td>880128C</td><td></td></tr><tr><td>AlexaFluor 647 antibody labeling kit</td><td>Thermo Fisher</td><td>A20186</td><td></td></tr><tr><td>CD68 antibody</td><td>AbD Serotec</td><td>MCA1957GA</td><td>Use 1:1000 dilution</td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>372978</td><td></td></tr><tr><td>Coulter Counter (Multisizer 4e)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G5516</td><td></td></tr><tr><td>Goat anti-rabbit IgG, Alexa Fluor 488</td><td>Thermo FIsher</td><td>A-11008</td><td>Use 1:500 dilution</td></tr><tr><td>Goat anti-rabbit IgG, Alexa Fluor 488</td><td>Thermo Fisher</td><td>A-11077</td><td>Use 1:500 dilution</td></tr><tr><td>head holder (model SG-4N, Narishige Japan)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Iba1 antibody</td><td>Wako</td><td>019-19741</td><td>Use 1:1000 dilution</td></tr><tr><td>Image analysis software</td><td>Beckman Coulter</td><td>#8547008</td><td></td></tr><tr><td>Isoflow flow solution</td><td>Beckman Coulter</td><td>B43905</td><td></td></tr><tr><td>Near infrared imaging system Odyssey Fc</td><td>Licor</td><td>2800-03</td><td></td></tr><tr><td>Octafluoropropane</td><td>Arcadophta</td><td>0229NC</td><td></td></tr><tr><td>Propylene Glycol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4347</td><td></td></tr><tr><td>TIPS (Therapy Imaging Probe System)</td><td>Philips Research</td><td>TIPS_007</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Bitplane</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

delivery of antibodies into the brain using focused scanning ultrasound

Beyin hastalıklarını hedef alan terapötik antikorların sadece küçük bir kısmı beyin tarafından alınır. Fokuslu ultrason, kan-beyin bariyerinin (BBB) geçici olarak açılması yoluyla antikorların alımını ve katılımını arttırma imkanı sunar. Laboratuvarımızda nörodejeneratif hastalıklar için mikrokabarcıklar kullanılarak BBB boyunca çeşitli formatlarda bir antikorun verildiği, kafatası üzerinden birden fazla noktayı hedef alan odaklanmış ultrason uygulamasıyla eş zamanlı olarak terapötik yaklaşımlar geliştiriyoruz, bu yaklaşıma tarama ultrasonu (SUS) diyoruz. Mikrokabarcıkların ve ultrasonun kan damarları üzerindeki mekanik etkileri, sıkı kavşakları geçici olarak ayırarak BBB boyunca parasellüler transportu arttırır ve vezikül aracılı transsitozu arttırır, antikorların ve terapötik ajanların etkili bir şekilde geçmesine izin verir. Dahası, ultrason ayrıca antikorların interstisyel beyinden, antikorun hücre gövdesi boyunca ve hatta nöritik süreçlere dağıldığı nöronlar gibi beyin hücrelerine alımını kolaylaştırır. Çalışmalarımızda floresan etiketli antikorlar hazırlanır, kurum içinde hazırlanan lipit bazlı mikrokabarcıklarla karıştırılır ve beyne SUS uygulanmadan hemen önce farelere enjekte edilir. Beyindeki artan antikor konsantrasyonu daha sonra ölçülür. Normal beyin homeostazındaki değişiklikleri açıklamak için, mikroglial fagositoz hücresel bir belirteç olarak kullanılabilir. Üretilen veriler, antikorların ultrasonla verilmesinin nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde çekici bir yaklaşım olduğunu göstermektedir.

Bu protokolü kullanarak floresan olarak etiketlenmiş antikorlar beyne verilir ve mikroglia aktivasyonu ile birlikte tespit edilebilir. Çıkarılabilecek sonuç, odaklanmış ultrason ve mikrokabarcıkların kullanılması, antikorların beyin alımını belirgin şekilde arttırır ve tarama modunda kullanıldığında bir farenin tüm beynine veya yarımküresine antikorlar verebilir. Şekil 1 , BBB'yi açmak için kullanılan TIPS ultrason uygulama cihazını (etiketli farklı bileşenl...

Watch this Scientific Journal Video about Delivery of Antibodies into the Brain Using Focused Scanning Ultrasound at JoVE.com

Delivery of Antibodies into the Brain Using Focused Scanning Ultrasound

Burada sunulan, floresan etiketli antikorları iletmek ve mikroglia'yı aktive etmek için kan-beyin bariyerini (BBB) fokal olarak veya bir fare beyni boyunca geçici olarak açmak için bir protokoldür. Ayrıca histoloji ile antikorların ve mikroglia aktivasyonunun verilmesini tespit etmek için bir yöntem sunulmaktadır.

Odaklanmış Taramalı Ultrason Kullanarak Antikorların Beyne Verilmesi

Only a small fraction of therapeutic antibodies targeting brain diseases are taken up by the brain. Focused ultrasound offers a possibility to increase ...

delivery-antibodies-into-brain-using-focused-scanning

Research

JoVE Journal

Neuroscience

3.0K Görüntüleme.  The University of Queensland. Burada sunulan, floresan etiketli antikorları iletmek ve mikroglia'yı aktive etmek için kan-beyin bariyerini (BBB) fokal olarak veya bir fare beyni boyunca geçici olarak açmak için bir protokoldür. Ayrıca histoloji ile antikorların ve mikroglia aktivasyonunun verilmesini tespit etmek için bir yöntem sunulmaktadır.

Video: Delivery of Antibodies into the Brain Using Focused Scanning Ultrasound

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.

Sıçan Modelinde Transkraniyal Odaklanmış Ultrason kullanarak Kan-beyin bariyeri MRG eşliğinde bozulması

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

Tıp

Real-Time Intravital Multiphoton Microscopy to Visualize Focused Ultrasound and Microbubble Treatments to Increase Blood-Brain Barrier Permeability

The blood-brain barrier (BBB) is a key challenge for the successful delivery of drugs to the brain. Ultrasound exposure in the presence of microbubbles has emerged as an effective method to transiently and locally increase the permeability of the BBB, facilitating para- and transcellular transport of drugs across the BBB. Imaging the vasculature during ultrasound-microbubble treatment will provide valuable and novel insights on the mechanisms and dynamics of ultrasound-microbubble treatments in the brain.
Here, we present an experimental procedure for intravital multiphoton microscopy using a cranial window aligned with a ring transducer and a 20x objective lens. This set-up enables high spatial and temporal resolution imaging of the brain during ultrasound-microbubble treatments. Optical access to the brain is obtained via an open-skull cranial window. Briefly, a 3-4 mm diameter piece of the skull is removed, and the exposed area of the brain is sealed with a glass coverslip. A 0.82 MHz ring transducer, which is attached to a second glass coverslip, is mounted on top. Agarose (1% w/v) is used between the coverslip of the transducer and the coverslip covering the cranial window to prevent air bubbles, which impede ultrasound propagation. When sterile surgery procedures and anti-inflammatory measures are taken, ultrasound-microbubble treatments and imaging sessions can be performed repeatedly over several weeks. Fluorescent dextran conjugates are injected intravenously to visualize the vasculature and quantify ultrasound-microbubble induced effects (e.g., leakage kinetics, vascular changes). This paper describes the cranial window placement, ring transducer placement, imaging procedure, common troubleshooting steps, as well as advantages and limitations of the method.

This protocol describes the surgical and technical procedures that enable real-time in vivo multiphoton fluorescence imaging of the rodent brain during focused ultrasound and microbubble treatments to increase blood-brain barrier permeability.

Kan-Beyin Bariyer Geçirgenliğini Artırmak için Odaklanmış Ultrason ve Mikrobubble Tedavilerini Görselleştirmek için Gerçek Zamanlı Intravital Multifotoğraf Mikroskopisi

The blood-brain barrier (BBB) is a key challenge for the successful delivery of drugs to the brain. Ultrasound exposure in the presence of microbubbles ...

Biyomühendislik

Delivery of Antibodies into the Murine Brain via Convection-enhanced Delivery

Convection-enhanced delivery (CED) is a neurosurgical technique enabling effective perfusion of large brain volumes using a catheter system. Such an approach provides a safe delivery method by-passing the blood brain barrier (BBB), thus allowing treatment with therapeutics with poor BBB-permeability or those for which systemic exposure is not desired, e.g., due to toxicity. CED requires optimization of the catheter design, injection protocol, and properties of the infusate. With this protocol we describe how to perform CED of a solution containing up to 20 &#181;g of an antibody into the caudate putamen of mice. It describes preparation of step catheters, testing them in vitro and performing the CED in mice using a ramping injection program. The protocol can be readily adjusted for other infusion volumes and can be used for injecting various tracers or pharmacologically active or inactive substances, including chemotherapeutics, cytokines, viral particles, and liposomes.

Convection-enhanced delivery (CED) is a method enabling effective delivery of therapeutics into the brain by direct perfusion of large tissue volumes. The procedure requires the use of catheters and an optimized injection procedure. This protocol describes a methodology for CED of an antibody into a mouse brain.

Konveksiyon ile Murine beyin içine antikorların teslimi-gelişmiş teslimat

Convection-enhanced delivery (CED) is a neurosurgical technique enabling effective perfusion of large brain volumes using a catheter system. Such an ...

Nörobilim

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

Stereotaxic surgery is the gold standard for localized drug and gene delivery to the rodent brain. This technique has many advantages over systemic delivery including precise localization to a target brain region and reduction of off target side effects. However, stereotaxic surgery is highly invasive which limits its translational efficacy, requires long recovery times, and provides challenges when targeting multiple brain regions. Focused ultrasound (FUS) can be used in combination with circulating microbubbles to transiently open the blood brain barrier (BBB) in millimeter sized regions. This allows intracranial localization of systemically delivered agents that cannot normally cross the BBB. This technique provides a noninvasive alternative to stereotaxic surgery. However, to date this technique has yet to be widely adopted in neuroscience laboratories due to the limited access to equipment and standardized methods. The overall goal of this protocol is to provide a benchtop approach to FUS BBB opening (BBBO) that is affordable and reproducible and can therefore be easily adopted by any laboratory.

Focused ultrasound with microbubble agents can open the blood brain barrier focally and transiently. This technique has been used to deliver a wide range of agents across the blood brain barrier. This article provides a detailed protocol for the localized delivery to the rodent brain with or without MRI guidance.

Bir Sıçan Modelinde Odaklanmış Ultrason Kullanarak Konuma Özgü Kan Beyin Bariyeri Açılışına Tezgah Üstü Yaklaşım

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

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.

Kemirgenlerde Kan-Beyin Bariyeri Açıklığı için Yüksek Verimli Görüntü Destekli Stereotaktik Nöronavigasyon ve Odaklanmış Ultrason Sistemi

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.

Beyin Yapılarını Hedeflemek ve Kemogenetik Nöromodülasyonu Değerlendirmek için Odaklanmış Ultrason Kaynaklı Kan-Beyin Bariyeri Açılması

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 ...

Convection-Enhanced Delivery of Antibodies into a Mouse Brain

Source: Beffinger, M., et al. <a href="https://app.jove.com/v/59675">Delivery of Antibodies into the Murine Brain via Convection-enhanced Delivery.</a> J. Vis. Exp. (2019).
This video demonstrates a convection-enhanced delivery (CED) technique for antibody delivery into the mouse brain. The skull of an anesthetized mouse is exposed, and a burr hole is created at the target area for antibody delivery. A step catheter containing antibodies is inserted at the target site, and via an infusion pump, a pressure gradient is created to deliver antibodies at a controlled rate.

Konveksiyonla Geliştirilmiş Antikorların Fare Beynine İletilmesi

All procedures involving animal models have been reviewed by the local institutional animal care committee and the JoVE veterinary review board.
1. ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

İmmünoloji

Antikor Tabanlı Teknolojiler

Antikor Tabanlı Görüntüleme ve Tespit Yöntemleri

An Ultrasound-Assisted Delivery of Antibodies in a Mouse Model

Source: Leinenga, G. et al., <a href="https://app.jove.com/v/61372">Delivery of Antibodies into the Brain Using Focused Scanning Ultrasound.</a>&#160;J. Vis. Exp. (2020)
This video demonstrates a procedure of ultrasound-assisted antibody delivery in a mouse model. Retro-orbitally injected microbubbles oscillate under ultrasound, creating a transient disruption in the blood-brain barrier, permitting labeled antibodies to enter the brain.

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.

Fokus Ultrason Tabanlı Mikrokabarcık Aracılı Kan-Beyin Bariyeri Açma: Sonoporasyon Yoluyla Farenin Kan-Beyin Bariyerinde Lokalize Geçici Açıklıklar Oluşturma Tekniği

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