Name: delivery of antibodies into the murine brain via convection-enhanced delivery
Uploaded: 2019-07-18T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Delivery of Antibodies into the Murine Brain via Convection-enhanced Delivery at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af tilskud fra universitetet i Zürich (FK-15-057), Novartis Foundation for medicinsk-biologisk forskning (16C231) og Swiss Cancer Research (KFS-3852-02-2016, KFS-4146-02-2017) til Johannes vom Berg og BRIDGE proof of concept (20B1-1 _177300) til Linda Schellhammer.

Alle metoder, der er beskrevet her, er godkendt af det schweiziske kantonale Veterinærkontor under licensnummer ZH246/15.
1. klargøring af trin katetre
<ol><li>Klargøring af en smeltet silica slange til trin af kateteret
	<ol>
<li>Skær den smeltet silica kapillær med indvendig diameter på 0,1 mm og vægtykkelse på 0,0325 mm slange til en længde på 30 mm.</li>
		<li>Undersøg slangen for revner og varme polere enderne ved hjælp af en mikroforge for at sikre slange ?...

<ol>
	<li>Scherrmann, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drug+delivery+via+the+blood-brain+barrier.">Drug delivery via the blood-brain barrier.</a> Vascular Pharmacology. 38 (6), 349-354 (2002).</li><li>Barua, N. U., Gill, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convection-enhanced+drug+delivery:+prospects+for+glioblastoma+treatment.">Convection-enhanced drug delivery: prospects for glioblastoma treatment.</a> CNS Oncology. 3 (5), 313-316 (2014).</li><li>Bobo, R. 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=Convection-enhanced+delivery+of+macromolecules+in+the+brain.">Convection-enhanced delivery of macromolecules in the brain.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91 (6), 2076-2080 (1994).</li><li>Morrison, P. F., Laske, D. W., Bobo, H., Oldfield, E. H., Dedrick, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-flow+microinfusion:+tissue+penetration+and+pharmacodynamics.">High-flow microinfusion: tissue penetration and pharmacodynamics.</a> American Journal of Physiology. 266 (1 Pt 2), R292-R305 (1994).</li><li>Zhou, Z., Singh, R., Souweidane, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convection-Enhanced+Delivery+for+diffuse+intrinsic+pontine+glioma+treatment.">Convection-Enhanced Delivery for diffuse intrinsic pontine glioma treatment.</a> Current Neuropharmacology. 15 (1), 116-128 (2017).</li><li>Barua, N. U., 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=Intrastriatal+convection-enhanced+delivery+results+in+widespread+perivascular+distribution+in+a+pre-clinical+model.">Intrastriatal convection-enhanced delivery results in widespread perivascular distribution in a pre-clinical model.</a> Fluids and Barriers of the CNS. 9 (1), 2 (2012).</li><li>Shoji, T., 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=Local+convection-enhanced+delivery+of+an+anti-CD40+agonistic+monoclonal+antibody+induces+antitumor+effects+in+mouse+glioma+models.">Local convection-enhanced delivery of an anti-CD40 agonistic monoclonal antibody induces antitumor effects in mouse glioma models.</a> Neuro-Oncology. 18 (8), 1120-1128 (2016).</li><li>Souweidane, M. 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=Convection-enhanced+delivery+for+diffuse+intrinsic+pontine+glioma:+a+single-centre,+dose-escalation,+phase+1+trial.">Convection-enhanced delivery for diffuse intrinsic pontine glioma: a single-centre, dose-escalation, phase 1 trial.</a> The Lancet Oncology. , (2018).</li><li>Zhang, X., 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=Targeting+immune+checkpoints+in+malignant+glioma.">Targeting immune checkpoints in malignant glioma.</a> Oncotarget. 8 (4), 7157-7174 (2017).</li><li>Barua, N. U., Gill, S. S., Love, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convection-enhanced+drug+delivery+to+the+brain:+therapeutic+potential+and+neuropathological+considerations.">Convection-enhanced drug delivery to the brain: therapeutic potential and neuropathological considerations.</a> Brain Pathology. 24 (2), 117-127 (2014).</li><li>Mehta, A. M., Sonabend, A. M., Bruce, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convection-Enhanced+Delivery.">Convection-Enhanced Delivery.</a> Neurotherapeutics. 14 (2), 358-371 (2017).</li><li>Krauze, M. T., 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=Reflux-free+cannula+for+convection-enhanced+high-speed+delivery+of+therapeutic+agents.">Reflux-free cannula for convection-enhanced high-speed delivery of therapeutic agents.</a> Journal of Neurosurgery. 103 (5), 923-929 (2005).</li><li>Nash, K. R., Gordon, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convection+Enhanced+Delivery+of+Recombinant+Adeno-associated+Virus+into+the+Mouse+Brain.">Convection Enhanced Delivery of Recombinant Adeno-associated Virus into the Mouse Brain.</a> Methods in Molecular Biology. 1382, 285-295 (2016).</li><li>Ohlfest, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combinatorial+antiangiogenic+gene+therapy+by+nonviral+gene+transfer+using+the+sleeping+beauty+transposon+causes+tumor+regression+and+improves+survival+in+mice+bearing+intracranial+human+glioblastoma.">Combinatorial antiangiogenic gene therapy by nonviral gene transfer using the sleeping beauty transposon causes tumor regression and improves survival in mice bearing intracranial human glioblastoma.</a> Molecular Therapy. 12 (5), 778-788 (2005).</li><li>Yin, D., Forsayeth, J., Bankiewicz, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+cannula+design+and+placement+for+convection-enhanced+delivery+in+rat+striatum.">Optimized cannula design and placement for convection-enhanced delivery in rat striatum.</a> Journal of Neuroscience Methods. 187 (1), 46-51 (2010).</li><li>Mamot, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extensive+distribution+of+liposomes+in+rodent+brains+and+brain+tumors+following+convection-enhanced+delivery.">Extensive distribution of liposomes in rodent brains and brain tumors following convection-enhanced delivery.</a> Journal of Neuro-Oncology. 68 (1), 1-9 (2004).</li><li>Saito, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+affinity+of+the+infusate+affects+the+distribution+volume+during+convection-enhanced+delivery+into+rodent+brains:+implications+for+local+drug+delivery.">Tissue affinity of the infusate affects the distribution volume during convection-enhanced delivery into rodent brains: implications for local drug delivery.</a> Journal of Neuroscience Methods. 154 (1-2), 225-232 (2006).</li><li>Oh, S., 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=Improved+distribution+of+small+molecules+and+viral+vectors+in+the+murine+brain+using+a+hollow+fiber+catheter.">Improved distribution of small molecules and viral vectors in the murine brain using a hollow fiber catheter.</a> Journal of Neurosurgery. 107 (3), 568-577 (2007).</li><li>Barua, N. U., 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=A+novel+implantable+catheter+system+with+transcutaneous+port+for+intermittent+convection-enhanced+delivery+of+carboplatin+for+recurrent+glioblastoma.">A novel implantable catheter system with transcutaneous port for intermittent convection-enhanced delivery of carboplatin for recurrent glioblastoma.</a> Drug Delivery. 23 (1), 167-173 (2016).</li><li>Rosenbluth, K. 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=Design+of+an+in-dwelling+cannula+for+convection-enhanced+delivery.">Design of an in-dwelling cannula for convection-enhanced delivery.</a> Journal of Neuroscience Methods. 196 (1), 118-123 (2011).</li><li>Debinski, W., Tatter, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convection-enhanced+delivery+for+the+treatment+of+brain+tumors.">Convection-enhanced delivery for the treatment of brain tumors.</a> Expert Review of Neurotherapeutics. 9 (10), 1519-1527 (2009).</li><li>MacKay, J. A., Deen, D. F., Szoka, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+in+brain+of+liposomes+after+convection+enhanced+delivery;+modulation+by+particle+charge,+particle+diameter,+and+presence+of+steric+coating.">Distribution in brain of liposomes after convection enhanced delivery; modulation by particle charge, particle diameter, and presence of steric coating.</a> Brain Research. 1035 (2), 139-153 (2005).</li><li>Chen, Z. 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=A+realistic+brain+tissue+phantom+for+intraparenchymal+infusion+studies.">A realistic brain tissue phantom for intraparenchymal infusion studies.</a> Journal of Neurosurgery. 101 (2), 314-322 (2004).</li><li>Sampson, J. 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=Poor+drug+distribution+as+a+possible+explanation+for+the+results+of+the+PRECISE+trial.">Poor drug distribution as a possible explanation for the results of the PRECISE trial.</a> Journal of Neurosurgery. 113 (2), 301-309 (2010).</li><li>Wick, W., Weller, 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=Trabedersen+to+target+transforming+growth+factor-beta:+when+the+journey+is+not+the+reward,+in+reference+to+Bogdahn+et+al.+(Neuro-Oncology+2011;13:132-142).">Trabedersen to target transforming growth factor-beta: when the journey is not the reward, in reference to Bogdahn et al. (Neuro-Oncology 2011;13:132-142).</a> Neuro-Oncology. 13 (5), 559-560 (2011).</li><li>Saito, R., Tominaga, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convection-enhanced+delivery+of+therapeutics+for+malignant+gliomas.">Convection-enhanced delivery of therapeutics for malignant gliomas.</a> Neurologia Medico-Chirurgica. 57 (1), 8-16 (2017).</li><li>Bedussi, B., 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=Clearance+from+the+mouse+brain+by+convection+of+interstitial+fluid+towards+the+ventricular+system.">Clearance from the mouse brain by convection of interstitial fluid towards the ventricular system.</a> Fluids Barriers CNS. 12, 23 (2015).</li><li>Noroxe, D. S., Poulsen, H. S., Lassen, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hallmarks+of+glioblastoma:+a+systematic+review.">Hallmarks of glioblastoma: a systematic review.</a> ESMO Open. 1 (6), e000144 (2016).</li><li>Boucher, Y., Salehi, H., Witwer, B., Harsh, G. R. t., Jain, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interstitial+fluid+pressure+in+intracranial+tumours+in+patients+and+in+rodents.">Interstitial fluid pressure in intracranial tumours in patients and in rodents.</a> British Journal of Cancer. 75 (6), 829-836 (1997).</li><li>Glushakova, O. Y., 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=Prospective+clinical+biomarkers+of+caspase-mediated+apoptosis+associated+with+neuronal+and+neurovascular+damage+following+stroke+and+other+severe+brain+injuries:+Implications+for+chronic+neurodegeneration.">Prospective clinical biomarkers of caspase-mediated apoptosis associated with neuronal and neurovascular damage following stroke and other severe brain injuries: Implications for chronic neurodegeneration.</a> Brain Circulation. 3 (2), 87-108 (2017).</li><li>Vom Berg, 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=Inhibition+of+IL-12/IL-23+signaling+reduces+Alzheimer's+disease-like+pathology+and+cognitive+decline.">Inhibition of IL-12/IL-23 signaling reduces Alzheimer's disease-like pathology and cognitive decline.</a> Nature Medicine. 18 (12), 1812-1819 (2012).</li><li>Vom Berg, 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=Intratumoral+IL-12+combined+with+CTLA-4+blockade+elicits+T+cell-mediated+glioma+rejection.">Intratumoral IL-12 combined with CTLA-4 blockade elicits T cell-mediated glioma rejection.</a> Journal of Experimental Medicine. 210 (13), 2803-2811 (2013).</li><li>Kurdi, 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=Continuous+administration+of+the+mTORC1+inhibitor+everolimus+induces+tolerance+and+decreases+autophagy+in+mice.">Continuous administration of the mTORC1 inhibitor everolimus induces tolerance and decreases autophagy in mice.</a> British Journal of Pharmacology. 173 (23), 3359-3371 (2016).</li></ol>

Konvektion-forbedret levering, eller tryk-medieret Drug infusion i hjernen, blev først foreslået i begyndelsen af 19903. Denne tilgang lover perfusion af store hjerne mængder bag blod-hjerne barrieren på en kontrolleret måde2. Men indtil videre er der kun blevet udført nogle få kliniske forsøg ved hjælp af denne fremgangsmåde, delvist fordi CED i en klinisk opsætning har vist sig at være teknisk krævende24,25...

Blod-hjerne barrieren (BBB) danner en halv gennemtrængelig grænse, der adskiller centralnervesystemet (CNS) fra blodcirkulationen. At nå CNS med Therapeutics er dog nødvendigt i forbindelse med forskellige sygdomme, ligesom hjernetumorer, Alzheimers sygdom (AD) eller Parkinsons sygdom (PD) blandt andre1. Dette bliver vigtigt i udviklingen af nye terapier, især hvis det testede lægemiddel udviser dårlig BBB permeabilitet eller dets systemiske eksponering kan føre til farlig toksicitet1,2. Nogle af de klinisk anvendte antistoffer viser begge disse funktioner. En løsning på dette problem ville være at levere de Therapeutics direkte bag BBB.
COnvection-forbedret levering (CED) er en Neurokirurgisk teknik, der muliggør effektiv perfusion af store hjerne volumener. Dette opnås ved kirurgisk installation af et eller flere katetre i målområdet. Under lægemidlet ansøgning, en trykgradient dannes ved åbningen af kateteret, som bliver drivkraften i vase dispersion i vævet3,4. Det er således varigheden af infusionen og ikke de diffusions koefficienter, der bestemmer perfusionens rækkevidde2,4,5. Dette giver ensartet levering af infusatet over en meget større hjernevolumen sammenlignet med konventionelle, Diffusion baseret intracerebral injektion metoder2,6. På samme tid, denne levering modalitet har en lavere risiko for vævsskade2. Derfor kan CED muliggøre sikker og effektiv administration af konventionelle kemoterapeutika til behandling af CNS tumorer, samt levering af immunmodulerende midler eller agonistiske og antagonistiske antistoffer i en lang række andre CNS lidelser2 ,7,8,9. CED er i øjeblikket testet i behandlinger af Parkinsons sygdom, Alzheimers sygdom, samt høj kvalitet gliom2,7,8,10,11.
Kateter design og injektion regime er blandt de vigtigste faktorer, der påvirker resultatet af CED 10,12,13,14,15,16. Desuden kræver det specifikke fysisk-kemiske egenskaber af infusatet, herunder moderat størrelse af partiklerne, en anionisk ladning, og lav væv affinitet 10,17. Hver af disse parametre skal være potentielt justeret i henhold til de histologiske træk i hjernen region at være målrettet2,10,17.
Her beskriver vi metoder til at udføre CED af en antistof opløsning i musene hale putamen (striatum). Desuden omfatter protokollen forberedelse af trin katetre i et laboratorie opsætning, afprøvning af dem in vitro og udførelse af CED.
Der er flere kateter design til rådighed i litteraturen, som afviger ved formen af kanyle, de anvendte materialer og antallet af kateter åbninger12,15,18,19,20 ,21,22. Vi bruger et trin kateter lavet af en smeltet silica kapillar fremspringende 1 mm fra en stump metal nål. Dette kateter design kan let fremstilles i et forskningslaboratorium og reproducerbart giver gode resultater, når de testes in vitro med agopstået blokke med fysiske parametre, der ligner hjernens parenkym in vivo23.
Desuden implementerer vi et ramping-regime til levering af 5 μL infusat in vivo. I en sådan protokol øges injektionshastigheden fra 0,2 μl/min til maksimalt 0,8 μl/min, hvilket minimerer chancerne for infusat refluks langs kateteret samt risiko for vævsskader16. Ved hjælp af denne protokol har vi med succes administreret mus med op til 20 μg antistof i 5 μL PBS i løbet af 11 min 30 s.
Protokollen kan let justeres for andre infusions volumener eller for injektion af forskellige andre stoffer, fx kemoterapeutika, cytokiner, virale partikler eller Liposomer2,10,14,18 ,22. I tilfælde af at bruge infusat med drastisk forskellige fysisk-kemiske egenskaber sammenlignet med en fosfat Buffered saltvand (PBS) eller kunstig cerebrospinalvæske (aCSF) opløsning af antistoffer, anbefales yderligere valideringstrin. For kateter samling, validering og CED beskriver vi alle trin ved hjælp af en Stereotaktisk robot med en bore-og Indsprøjtnings enhed monteret på en almindelig Stereotaktisk ramme. Denne procedure kan også udføres med en manuel Stereotaktisk ramme forbundet til programmerbar mikroinfusions pumpe, der kan køre de beskrevne glas mikrosprøjter.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>10 &#956;L syringe</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>7635-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>27 G blunt end needle</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>7762-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Promega</td>
			<td>V3121</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atipamezol</td>
			<td>Janssen</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bone wax</td>
			<td>Braun</td>
			<td>1029754</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine</td>
			<td>Indivior Schweiz AG</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carprofen</td>
			<td>Pfizer AG</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental drill bits, steel, size ISO 009</td>
			<td>Hager &#38; Meisinger</td>
			<td>1RF009</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol 100%</td>
			<td>Reuss-Chemie AG</td>
			<td>179-VL03K-/1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fentanyl</td>
			<td>Helvepharm AG</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC-Dextran, 2000 kDa</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>FD2000S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flumazenil</td>
			<td>Labatec Pharma AG</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formaldehyde</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F8775-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High viscosity cyanoacrylate glue</td>
			<td>Migros</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodine solution</td>
			<td>Mundipharma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medetomidin</td>
			<td>Orion Pharma AG</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microforge</td>
			<td>Narishige</td>
			<td>MF-900</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Midazolam</td>
			<td>Roche Pharma AG</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmic ointment</td>
			<td>Bausch + Lomb</td>
			<td>Vitamin A Blache</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS</td>
			<td>ThermoFischer Scientific</td>
			<td>10010023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyclonal goat anti-rat IgG (H+L) antibody coupled with Alexa Fluor 647</td>
			<td>Jackson Immuno</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpels</td>
			<td>Braun</td>
			<td>BB518</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica tubing internal diameter 0.1 mm, wall thickness of 0.0325 mm</td>
			<td>Postnova</td>
			<td>Z-FSS-100165</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotactic frame for mice</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>51615</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotactic robot</td>
			<td>Neurostar</td>
			<td>Drill and Injection Robot</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Succrose</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S0389-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Topical tissue adhesive</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td>GLUture</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypan blue</td>
			<td>ThermoFischer Scientific</td>
			<td>15250061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water</td>
			<td>Bichsel</td>
			<td>1000004</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

delivery of antibodies into the murine brain via convection-enhanced delivery

COnvection-forbedret levering (CED) er en Neurokirurgisk teknik, der muliggør effektiv perfusion af store hjerne volumener ved hjælp af et katetersystem. En sådan tilgang giver en sikker leveringsmetode ved at passere blod-hjerne barrieren (BBB), således at behandling med terapeutisk virkning med dårlig BBB-permeabilitet eller dem, for hvilke systemisk eksponering ikke ønskes, fx på grund af toksicitet. CED kræver optimering af kateter design, injektion protokol, og egenskaber af infusate. Med denne protokol beskriver vi, hvordan man udfører CED af en opløsning, der indeholder op til 20 μg antistof i den hale putamen af mus. Det beskriver forberedelsen af trin katetre, teste dem in vitro og udføre CED i mus ved hjælp af en ramping injektion program. Protokollen kan let justeres for andre infusions volumener og kan anvendes til injektion af forskellige røbestoffer eller farmakologisk virksomme eller inaktive substanser, herunder kemoterapeutika, cytokiner, virale partikler og Liposomer.

Denne protokol muliggør fremstilling af trin katetre (figur 1) til brug i CED-proceduren i et laboratoriemiljø. For at kontrollere katetre for lækage, refluks langs nåle kanalen og tilstopning, anbefaler vi at udføre injektioner af et farvestof, f. eks, trypan og et blå opløsning, i en agopstået blok. Figur 3 skildrer en sky af trypan og et Blue, der danner efter injektion af 1 μl ved 0,5 μl/minut ved hjælp af et CED-kateter (figu...

Watch this Scientific Journal Video about Delivery of Antibodies into the Murine Brain via Convection-enhanced Delivery at JoVE.com

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

Konvektion-forbedret levering (CED) er en metode, der muliggør effektiv levering af terapeutisk i hjernen ved direkte perfusion af store vævs volumener. Proceduren kræver brug af katetre og en optimeret injektion procedure. Denne protokol beskriver en metode til CED af et antistof i en musehjerne.

Levering af antistoffer i murine hjernen via konvektion-forbedret levering

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

Denne protokol kan bruges til at udføre konvektion-forbedret levering i små gnavere ved hjælp af et trin kateter system til den justerbare ensartet perfusion af målhjerne regioner. Fordelen ved konvektion-forbedret levering er, at det giver mulighed for levering af stoffer i regionen af interesse uden om blod - hjerne barrieren med lidt vævsskade eller refluks. Denne teknik er primært nyttig til levering af terapeutiske stoffer såsom antistoffer i hjernen.Og kan derfor bruges til at målrette mange neurologiske tilstande. Demonstration af proceduren vil være Michal Beffinger, en post-doc fra mit laboratorium. Begynd med at skære et stykke smeltet silica kapillær slange med en indre diameter på 0,1 millimeter og en vægtykkelse på 0,325 millimeter til en længde på 30 millimeter.Efter at have undersøgt slangen for revner bruge en mikroforge til at opvarme polere enderne for at sikre slange åbninger har en glat overflade. Dernæst montere en 27-gauge nål på en 10 mikro liter sprøjte og placere sprøjten i en stereotaktisk robot. Brug robotten til at flytte sprøjten over en hård overflade og røre overfladen med nålespidsen.Efter at have bemærker denne position ophøje nålen for at muliggøre placering af den sammensmeltede silica kapillær indersiden af nålen, således at 20 millimeter af kapillær stikker ud fra nålen. Brug en pipette til jævnt at sprede to mikroliter af høj viskositet cyanoacrylat lim over kapillær startende fra metalnålen og efterbehandling ti millimeter over den nederste ende af kapillær. Brug den stereotaktiske robot til at sænke metalnålen, indtil spidsen af nålen er en millimeter over referenceoverfladen for at fikse den sammensmeltede silicakapillær i metalnålen, der danner et millimetertrin fra spidsen af metalnålen.Fjern eventuel overskydende lim, der dannes for enden af metalnålen, for at undgå at plante kateterets trin. Kontroller spidsen under et mikroskop for at bekræfte, at al den overskydende lim er blevet fjernet. Vent derefter 15 minutter på, at limen hærder og fjerner sprøjten med kateteret fra robotten.Til trinkatetertest skæres størknede 0,6% agarose gel i 20 af 20 millimeter blokke og manuelt fylde trinkateter sprøjte med 10 mikroliter filtreret 0,4% trypan blå opløsning. Brug den stereotaktiske robot til at dispensere en mikroliter farvestof ved 0,2 mikro liter i minuttet for at vurdere forseglingen af kateterets trin under fikseringsproceduren. Den topanblå opløsning skal kun ses på spidsen af kateteret.Tør farvestoffet væk med et papirvæv og placer en agaroseblok i den stereotaktiske robot. Kalibrer robotten sagde, at spidsen af kateteret er refereret mod overfladen af agarose blok. Angiv en proportionssekvens af injektionsmængder i henhold til den specifikke forsøgsplan.For at injicere opløsningen i murine caudate putamen, indstille injektionen til en en millimeter frontal og halvanden til to millimeter lateral fra bregma position i en dybde på 3,5 millimeter. Når nålen er på plads, skal du starte konvektionens forbedrede leveringsprocedure og indsprøjte fem mikroliter af trypanblå opløsning i agaroseblokken. Vurder formen af trypanblå sky i agarose og for potentiel lækage langs kateterkanalen.Ingen større tilbageløb over spidsen af metalnålen bør være synlig. Efter injektionen skal katetret være på plads i to minutter, før nålen trækkes tilbage med en millimeter i minuttet for at sikre en korrekt dispersion af væsken ind i hjernen og forsegling af injektionskanalen under fjernelsen. Placer en ny agaroseblok i robotten og start en anden injektion af en mikroliter ved 0,2 mikroliter i minuttet for at vurdere tilstopning af kateteret i agarose.Trypanblå skal igen danne en sky fra spidsen af kateteret umiddelbart efter injektionens start. Vurder derefter, om sidedriskfanget i sprøjten svarer til 3 mikroliter, da eventuelle variationer kan indikere en udsivning af væske gennem katetermonteringen eller sprøjtestempret. For antistof injektion i murine striatum bekræfte manglende reaktion på huden knivspids i en bedøvet mus og barbere hovedet med en hårtrimmer.Desinficere huden med vatpinde dyppet i jodopløsning. Brug en skalpel til at gøre en 10 millimeter hud snit langs kraniel midterlinjen efterbehandling i øjenhøjde. Fastgør musen i den stereotaktiske ramme ved hjælp af næseklemmen og ørestængerne, idet du skal passe på, at kraniets overflade er vandret og tæt fastgjort.Anbring sprøjten i den stereotaktiske robot, og synkroniser boret med spidsen af kateteret på et referencepunkt. Brug scepper til at trække huden og lokalisere bregma på kraniets overflade. Reference bregma i softwaren ved hjælp af spidsen af boret og flytte boret til en en millimeter frontal og to millimeter lateral fra bregma position.Bor et grathul, der skal passe på ikke at beskadige dura-måtten, og flyt sprøjten hen over grathullet. Der dispenseres 0,5 til et mikroliter fra sprøjten for at sikre, at der ikke er luftbobler tilbage i kateteret. Start konvektionen forbedret levering som påvist, observere kraniet overflade for eventuelle spor af væske tilbageløb fra injektionsstedet.Ved afslutningen af levering og kateter fjernelse starte injektionspumpen på 0,2 mikro liter i minuttet for at kontrollere for tegn på kateter tilstopning under injektionen. Hvis der ikke er tilstoppet, observeres der straks en dråbe injektionsblanding, der kommer fra kateterspidsen. I dette billede af en sky af trypan blå danner efter injektion af en mikroliter farvestof på 0,5 mikro liter i minuttet ved hjælp af en konvektion forstærket kateter som påvist, ingen refluks langs nålen tarmkanalen var synlig i begyndelsen af kateter trin.Og den spredte sky dannede en ønsket sfærisk form. I dette billede ved hjælp af en stump ende nål dog, betydelig refluks kunne observeres. Især, konvektion forbedret levering muliggør perfusion af store mængder i murine hjernen i en ensartet og mindre vævsskadelig måde i forhold til konventionel injektion.I begge typer af levering er der en typisk fordeling profil af antistof og dextran partikler over corpus callosum. Dispersionsprofilen for det injicerede antistof er imidlertid mere diffust end observeret for den høje molekylvægtdextran efter konvektionsforbedret levering, eksemplificerende forskelle i fordelingen mellem forskellige infusater. Da kateteret potentielt kan tilstoppe under infusionen af hjernen, er det vigtigt at kontrollere det umiddelbart efter ved langsomt at dispensere en lille mængde infusate.Denne procedure kan tjene som en måde at levere farmakologisk aktive forbindelser til hjernen og bør efterfølges af nøje overvågning af sygdomssymptomer og forventede bivirkninger. Denne teknik gør det muligt at infusion af en præcis hjerneregion med terapier, herunder antistoffer, hvilket åbner nye muligheder for udvikling af målrettede behandlingsformer i centralnervesystemet.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Targeting of Deep Brain Structures with Microinjections for Delivery of Drugs, Viral Vectors, or Cell Transplants

Microinjections into the brain parenchyma are important procedures to deliver drugs, viral vectors or cell transplants.  The brain lesion that an ...

Gene Delivery to Postnatal Rat Brain by Non-ventricular Plasmid Injection and Electroporation

Creation of transgenic animals is a standard approach in studying functions of a gene of interest in vivo. However, many knockout or transgenic animals ...

Efficient Gene Delivery into Multiple CNS Territories Using In Utero Electroporation

Efficient Gene Delivery into Multiple CNS Territories Using In Utero Electroporation

The ability to manipulate gene expression is the cornerstone of modern day experimental embryology, leading to the elucidation of multiple developmental ...

Direct Intraventricular Delivery of Drugs to the Rodent Central Nervous System

Direkte Intraventrikulær Delivery of Drugs til Rodent centrale nervesystem

Due to an inability to cross the blood brain barrier, certain drugs need to be directly delivered into the central nervous system (CNS). Our lab focuses ...

Stereotaxic Infusion of Oligomeric Amyloid-beta into the Mouse Hippocampus

Stereotaktisk Infusion af Oligomert amyloid-beta i musen Hippocampus

Alzheimer&#8217;s disease is a neurodegenerative disease affecting the aging population. A key neuropathological feature of the disease is the ...

Implantation of Miniosmotic Pumps and Delivery of Tract Tracers to Study Brain Reorganization in Pathophysiological Conditions

Implantation af Miniosmotic Pumper og levering af Tract Lysspor at studere Brain Reorganisering i patofysiologiske tilstande

Pharmacological treatment in animal models of cerebral disease imposes the problem of repeated injection protocols that may induce stress in animals and ...

Utilizing Combined Methodologies to Define the Role of Plasma Membrane Delivery During Axon Branching and Neuronal Morphogenesis

Udnytte Kombineret Metoder til Definer rolle plasmamembranen Delivery Under Axon Forgrening og neuronal Morfogenese

During neural development, growing axons extend to multiple synaptic partners by elaborating axonal branches. Axon branching is promoted by extracellular ...

Designing, Packaging, and Delivery of High Titer CRISPR Retro and Lentiviruses via Stereotaxic Injection

Design, Packaging, og levering af høj Titer CRISPR Retro og Lentivirus via stereotaktisk injektion

Replication defective lentiviruses or retroviruses are capable of stably integrating transgenes into the genome of an infected host cell. This technique ...

Mouse Microsurgery Infusion Technique for Targeted Substance Delivery into the CNS via the Internal Carotid Artery

Mouse Microsurgery Infusion Technique for Targeted Substance Delivery into the CNS via the Internal Carotid Artery

Mus mikrokirurgi Infusion Teknik for Målrettet Stof Levering i CNS<i&gt; via</i&gt; Den interne Arteria carotis

Animal models of central nervous system (CNS) diseases and, consequently, blood-brain barrier disruption diseases, require the delivery of exogenous ...