Name: mri-guided disruption of the blood-brain barrier using transcranial focused ultrasound in a rat model
Uploaded: 2012-03-13T13:00:00
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Die Autoren bedanken sich bei Shawna Rideout-Gros und Alexandra Garces für ihre Hilfe bei der Pflege der Tiere zu danken, und Wu Ping für ihre technische Unterstützung. Unterstützung für diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health unter dem Förderkennzeichen nicht zur Verfügung gestellt. EB003268, Kanada und die Forschung Stühle Programm.

1. Ultraschall-und MRT-Setup Eine MRT-kompatiblen Drei-Achsen-fokussiertem Ultraschall-System wurde in dieser Studie verwendet (FUS Instruments, Inc., Toronto, Ontario, Kanada). Zwei verschiedene Ultraschallwandler wurden verwendet: ein In-House gebaut 551,5 kHz sphärisch fokussierter Wandler (Krümmungsradius = 60 mm, Außendurchmesser = 75 mm, Innendurchmesser = 20 mm) und ein 1,503 MHz, 8-Sektor-Array mit integrierter PZT Hydrophon (Imasonic Inc., Voray-sur-L&#39;Orgnon, Frankreich) als ei...

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	<li>Kinoshita, M., McDannold, N., Jolesz, F. A., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+localized+delivery+of+Herceptin+to+the+mouse+brain+by+MRI-guided+focused+ultrasound-induced+blood-brain+barrier+disruption.">Noninvasive localized delivery of Herceptin to the mouse brain by MRI-guided focused ultrasound-induced blood-brain barrier disruption.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 11719-11723 (2006).</li><li>Jord&#227;o, J. F., Ayala-Grosso, C. A., Markham, K., Huang, Y., Chopra, R., McLaurin, J., Hynynen, K., Aubert, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibodies+targeted+to+the+brain+with+image-guided+focused+ultrasound+reduces+amyloid-beta+plaque+load+in+the+TgCRND8+mouse+model+of+Alzheimer&#39;s+disease.">Antibodies targeted to the brain with image-guided focused ultrasound reduces amyloid-beta plaque load in the TgCRND8 mouse model of Alzheimer&#39;s disease.</a> PLoS One. 5 (5), e10549-e10549 (2010).</li><li>Liu, H. -. L., Hua, M. -. Y., Chen, P. -. Y., Chu, P. -. C., Pan, C. -. H., Yang, H. -. W., Huang, C. -. Y., Wang, J. -. J., Yen, T. -. C., Wei, K. -. C. <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+disruption+with+focused+ultrasound+enhances+delivery+of+chemotherapeutic+drugs+for+glioblastoma+treatment.">Blood-brain barrier disruption with focused ultrasound enhances delivery of chemotherapeutic drugs for glioblastoma treatment.</a> Radiology. 255, 415-425 (2010).</li><li>Hynynen, K., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+MR+imaging-guided+focal+opening+of+the+blood-brain+barrier+in+rabbits.">Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits.</a> Radiology. 220, 640-646 (2001).</li><li>Choi, J. J., Wang, S., Tung, Y. -. S., Morrison, B., Konofagou, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecules+of+various+pharmacologically-relevant+sizes+can+cross+the+ultrasound-induced+blood-brain+barrier+opening+in+vivo.">Molecules of various pharmacologically-relevant sizes can cross the ultrasound-induced blood-brain barrier opening in vivo.</a> Ultrasound Med. Biol. 36, 58-67 (2010).</li><li>Pardridge, W. M. <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:+bottleneck+in+brain+drug+development.">The blood-brain barrier: bottleneck in brain drug development.</a> NeuroRx. 2, 3-14 (2005).</li><li>Bing, K. F., Howles, G. P., Qi, Y., Palmeri, M. L., Nightingale, K. R. <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+&#40;BBB&#41;+disruption+using+a+diagnostic+ultrasound+scanner+and+Definity+in+mice.">Blood-brain barrier &#40;BBB&#41; disruption using a diagnostic ultrasound scanner and Definity in mice.</a> Ultrasound Med. Biol. 35, 1298-1308 (2009).</li><li>O'Reilly, M. A., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+PVDF+receiver+for+ultrasound+monitoring+of+transcranial+focused+ultrasound+therapy.">A PVDF receiver for ultrasound monitoring of transcranial focused ultrasound therapy.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 57, 2286-2294 (2010).</li><li>Chopra, R., Curiel, L., Staruch, R., Morrison, L., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+MRI-compatible+system+for+focused+ultrasound+experiments+in+small+animal+models.">An MRI-compatible system for focused ultrasound experiments in small animal models.</a> Med. Phys. 36, 1867-1874 (2009).</li><li>McDannold, N., Zhang, Y., Vykhodtseva, N. <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+Disruption+and+Vascular+Damage+Induced+by+Ultrasound+Bursts+Combined+with+Microbubbles+can+be+Influenced+by+Choice+of+Anesthesia+Protocol.">Blood-Brain Barrier Disruption and Vascular Damage Induced by Ultrasound Bursts Combined with Microbubbles can be Influenced by Choice of Anesthesia Protocol.</a> Ultrasound Med. Biol. , (2011).</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+disruption+of+the+blood-brain+barrier+with+focused+ultrasound:+association+with+cavitation+activity.">Targeted disruption of the blood-brain barrier with focused ultrasound: association with cavitation activity.</a> Phys. Med. Biol. 51, 793-807 (2006).</li><li>Yang, F. -. Y., Liu, S. -. H., Ho, F. -. M., Chang, C. -. 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+ultrasound+contrast+agent+dose+on+the+duration+of+focused-ultrasound-induced+blood-brain+barrier+disruption.">Effect of ultrasound contrast agent dose on the duration of focused-ultrasound-induced blood-brain barrier disruption.</a> J. Acoust. Soc. Am. 126, 3344-3349 (2009).</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. <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+disruption+induced+by+focused+ultrasound+and+circulating+preformed+microbubbles+appears+to+be+characterized+by+the+mechanical+index.">Blood-brain barrier disruption induced by focused ultrasound and circulating preformed microbubbles appears to be characterized by the mechanical index.</a> Ultrasound Med. Biol. 34, 834-840 (2008).</li><li>Neppiras, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+Cavitation.">Acoustic Cavitation.</a> Physics Reports (Review Section of Physics Letters). 61, 159-251 (1980).</li><li>O&#39;Reilly, M. A., Huang, Y., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+standing+wave+effects+on+transcranial+focused+ultrasound+disruption+of+the+blood-brain+barrier+in+a+rat+model.">The impact of standing wave effects on transcranial focused ultrasound disruption of the blood-brain barrier in a rat model.</a> Phys. Med. Biol. 55, 5251-5267 (2010).</li></ol>

Vorbereitung der Tiere und Mikrobläschen sind die kritischsten Aspekte dieses Verfahrens. Das Haar auf dem Kopf des Tieres muss vollständig entfernt werden, um zu vermeiden Dämpfung des Ultraschalls. Die BBB unter Isofluran Anästhetikum kann unterbrochen werden, jedoch wird es schwierig, konsistente Öffnung zu erreichen. Die Mikrobläschen immer sollte auch mit Sorgfalt und kleinen Spurweite gehandhabt werden, so großen Durchmesser Nadeln verwendet bei der Aufstellung, um zu vermeiden,...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td></tr><tr><td> Small Animal fokussiertem Ultraschall-System </td><td> FUS Instruments, Inc. </td><td> RK-100 </td></tr><tr><td> Definity </td><td> Lantheus Medical Imaging </td><td></td></tr><tr><td> Omniscan </td><td> GE Healthcare </td><td></td></tr></tbody></table>

mri-guided disruption of the blood-brain barrier using transcranial focused ultrasound in a rat model

Fokussiertem Ultraschall (FUS) Störung der Blut-Hirn-Schranke (BHS) ist ein zunehmend untersuchte Methode zur Umgehung des BBB 05.01. Die BBB ist ein wesentliches Hindernis für pharmazeutische Behandlungen von Erkrankungen des Gehirns, wie sie den Durchtritt von Molekülen aus dem Gefäßsystem begrenzt in das Gehirngewebe, um Moleküle weniger als etwa 500 Da in der Größe 6. FUS BBB induzierten Störungen (BBBD) ist eine vorübergehende, reversible 4 und hat einen Vorteil gegenüber chemischen Mitteln zu induzieren, indem sie stark lokalisierten BBBD. FUS induzierte BBBD stellt ein Mittel zur Untersuchung der Wirkungen einer Vielzahl von therapeutischen Mitteln auf das Gehirn, die sonst nicht lieferbar sein, um das Gewebe in einer ausreichenden Konzentration. Während eine Vielzahl von Ultraschall-Parameter bewährt haben zu stören die BBB 2,5,7, gibt es mehrere wichtige Schritte im experimentellen Verfahren zur erfolgreichen Störungen genaue Ausrichtung zu gewährleisten. Dieses Protokollol beschrieben, wie Sie zu erreichen unter MRT-FUS in einem Rattenmodell BBBD induziert wird, mit einem Schwerpunkt auf der kritischen Tier Vorbereitung und Mikroblasen-Handling-Schritte des Experiments.

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

Mikroblasen-vermittelte fokussiertem Ultraschall Störung der Blut-Hirn-Schranke (BHS) ist eine vielversprechende Technik zur nicht-invasiven gezielten Verabreichung von Medikamenten im Gehirn<sup&gt; 3.1</sup&gt;. Dieses Protokoll beschreibt die experimentelle Verfahren für die MRI-geführten transkranielle BBB Störung in einem Rattenmodell.

MRI-geführten Störung der Blut-Hirn-Schranke mit Hilfe der transkraniellen fokussiertem Ultraschall in einem Rattenmodell

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

Research

JoVE Journal

Medicine

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

Multimodale Bildgebung von Angiogenese in einem Nude Rattenmodell der Brustkrebs Knochenmetastasen mittels Magnetresonanztomographie, volumetrische Computertomographie und Ultraschall

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

Forschung

Medizin

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

Rat Modell der Blut-Hirn-Schranke Störung zu Neurovascular Therapeutics Gezielte zulassen

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

A Model of Chronic Nutrient Infusion in the Rat

Ein Modell der chronischen Nährstoff Infusion in der Ratte

Chronic exposure to excessive levels of nutrients is postulated to  affect the function of several organs and tissues and to contribute to the  ...

Stretch in Brain Microvascular Endothelial Cells (cEND) as an In Vitro Traumatic Brain Injury Model of the Blood Brain Barrier

Stretch in Brain Microvascular Endothelial Cells cEND as an In Vitro Traumatic Brain Injury Model of the Blood Brain Barrier

Stretchlimousine in Gehirn mikrovaskulären Endothelzellen (CEND) als<em&gt; In Vitro</em&gt; Traumatische Hirnverletzung Modell der Blut-Hirn-Schranke

Due to the high mortality incident brought about by traumatic brain injury (TBI), methods that would enable one to better understand the underlying ...

Setting-up an In Vitro Model of Rat Blood-brain Barrier (BBB): A Focus on BBB Impermeability and Receptor-mediated Transport

Setting-up an In Vitro Model of Rat Blood-brain Barrier BBB: A Focus on BBB Impermeability and Receptor-mediated Transport

Einrichten einer<em&gt; In-vitro-</em&gt; Modell der Ratte Blut-Hirn-Schranke (BBB): Ein Fokus auf BBB-Undurchlässigkeit und Rezeptor-vermittelten Transport

The blood brain barrier (BBB) specifically regulates molecular and cellular flux between the blood and the nervous tissue. Our aim was to develop and ...

Measuring Ascending Aortic Stiffness In Vivo in Mice Using Ultrasound

Measuring Ascending Aortic Stiffness In Vivo in Mice Using Ultrasound

Mess aufsteigende Aorta Steifigkeit<em&gt; In-vivo-</em&gt; In Mäuse Mit Ultraschall

We present a protocol for measuring in vivo aortic stiffness in mice using high-resolution ultrasound imaging. Aortic diameter is measured by ultrasound ...

Oxygen-Glucose Deprivation and Reoxygenation as an In Vitro Ischemia-Reperfusion Injury Model for Studying Blood-Brain Barrier Dysfunction

Oxygen-Glucose Deprivation and Reoxygenation as an In Vitro Ischemia-Reperfusion Injury Model for Studying Blood-Brain Barrier Dysfunction

Sauerstoff-Glukose Deprivation und Reoxygenierung als<em&gt; In-vitro-</em&gt; Ischämie-Reperfusion Injury Modell zum Studium der Blut-Hirnschranke Dysfunction

Ischemia-Reperfusion (IR) injury is known to contribute significantly to the morbidity and mortality associated with ischemic strokes. Ischemic ...

MRI-guided dmPFC-rTMS as a Treatment for Treatment-resistant Major Depressive Disorder

MRI-geführte dmPFC-rTMS zur Behandlung behandlungsresistente Major Depressive Disorder

Here we outline the protocol for magnetic resonance imaging (MRI) guided repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the dorsal medial ...

Method of Direct Segmental Intra-hepatic Delivery Using a Rat Liver Hilar Clamp Model

Methode der direkten segmentale Intra-Leber-Lieferung Mit einer Rattenleber Hilar Clamp Modell

Major hepatic surgery with inflow occlusion, and liver transplantation, necessitate a period of warm ischemia, and a period of reperfusion leading to ...

In Vitro Assays to Assess Blood-brain Barrier Mesh-like Vessel Formation and Disruption

In Vitro Assays to Assess Blood-brain Barrier Mesh-like Vessel Formation and Disruption

In-Vitro- Assays zur Beurteilung der Blut-Hirn-Schranke Mesh-artigen Gefäßbildung und -störung

Blood-brain barrier (BBB) coverage plays a central role in the homeostasis of the central nervous system (CNS). The BBB is dynamically maintained by ...