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 arbeidet ble støttet av tilskudd fra Universitetet i Zürich (FK-15-057), Novartis Foundation for medisinsk-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 metodene som er beskrevet her har blitt godkjent av den sveitsiske kantonale veterinær kontor under lisensnummer ZH246/15.
1. utarbeidelse av Step katetre
<ol><li>Utarbeidelse av en smeltet silica slange for trinn av kateteret
	<ol>
<li>Skjær smeltet silica kapillær med indre diameter på 0,1 mm og veggtykkelse på 0,0325 mm slange til en lengde på 30 mm.</li>
		<li>Undersøk slangen for sprekker og varme polish endene ved hjelp av en microforge for å 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>

Konveksjon-forbedret levering, eller trykk-mediert legemiddel infusjon i hjernen, ble først foreslått i begynnelsen av 19903. Denne tilnærmingen løfter et stort hjerne bind bak blod hjerne barrieren på en kontrollert måte2. Men hittil har bare noen kliniske forsøk blitt utført ved hjelp av denne tilnærmingen, delvis fordi CED i et klinisk oppsett har vist seg å være teknisk krevende24,25. Den siste utvikl...

Blod hjerne barrieren (BBB) danner en semipermeable grense som skiller det sentrale nervesystemet (CNS) fra blodsirkulasjonen. Å nå CNS med legemiddel selskap er imidlertid nødvendig i sammenheng med ulike sykdommer, som hjernesvulster, Alzheimers sykdom (AD) eller Parkinsons sykdom (PD) blant andre1. Dette blir viktig i utviklingen av nye terapier, spesielt hvis testet stoffet utstillinger dårlig BBB permeabilitet eller systemisk eksponering kan føre til farlig toksisitet1,2. Noen av de klinisk brukte Antistoffene viser begge disse funksjonene. En løsning på dette problemet ville være å levere legemiddel selskap direkte bak BBB.
Konveksjon-forbedret levering (CED) er en nevrokirurgisk teknikk som muliggjør effektiv tilførsel av store hjerne volumer. Dette oppnås ved kirurgisk å installere en eller flere katetre i målområdet. Under stoffet søknaden, en trykk gradient dannes ved åpningen av kateteret, som blir drivkraften av infusate dispersjon i vevet3,4. Det er således varigheten av infusjon og ikke diffusjon koeffisienter som bestemmer spekteret2,4,5. Dette gir ensartet levering av infusate over en mye større hjerne volum sammenlignet med konvensjonell, diffusjon basert intracerebrale injeksjon metoder2,6. På samme tid, denne leveransen modalitet har en lavere risiko for vevsskade2. Følgelig kan CED muliggjøre sikker og effektiv administrering av konvensjonelle chemotherapeutics for behandling av CNS-svulster, samt levering av immunmodulerende midler eller agonistic og fiendtlige antistoffer i en rekke andre CNS-lidelser2 ,7,8,9. CED er for tiden testet i behandling av Parkinsons sykdom, Alzheimers sykdom, samt høyverdig glioma2,7,8,10,11.
Kateter design og injeksjons regimet er blant de viktigste faktorene som påvirker utfallet av CED 10,12,13,14,15,16. Videre krever det spesifikke fysikalsk egenskaper av infusate, inkludert moderat størrelse på partiklene, en anioniske ladning, og lav vev affinitet 10,17. Hver av disse parametrene må være potensielt justeres i henhold til histologiske funksjoner i hjernens region skal være målrettet2,10,17.
Her beskriver vi metodikk for å utføre CED av en antistoff løsning i nucleus caudatus putamen (striatum) av mus. Videre inkluderer protokollen utarbeidelse av trinn katetre i et laboratorium oppsett, teste dem in vitro og utføre CED.
Det er flere kateter design tilgjengelig i litteraturen, ulik av formen på kanyle, materialene som brukes og antall kateter åpninger12,15,18,19,20 ,21,22. Vi bruker et trinn kateter laget av en smeltet silika kapillær stikker 1 mm fra en butt end metall nål. Dette kateter design kan lett produseres i et forskningslaboratorium og reproduserbar gir gode CED resultater når testet in vitro med agarose blokker med fysiske parametre ligner hjernen parenchyma in vivo23.
Videre implementerer vi en gradvis dose for å levere 5 μL av infusate in vivo. I en slik protokoll økes injeksjons raten fra 0,2 μL/min til maksimalt 0,8 μL/min, og dermed minimerer sjansene for infusate reflux langs kateteret, samt risiko for vevsskade16. Ved hjelp av denne protokollen har vi administrert mus med opptil 20 mikrogram antistoff i 5 μL av PBS i løpet av 11 min 30 s.
Protokollen kan lett justeres for andre infusjons volumer eller for injisering av andre stoffer, for eksempel chemotherapeutics, cytokiner, virale partikler eller liposomer2,10,14,18 ,22. Ved bruk av infusate med drastisk forskjellige fysikalsk egenskaper sammenlignet med en fosfat bufret saltvann (PBS) eller kunstig spinalvæske (aCSF)-løsning av antistoffer, anbefales ytterligere validerings trinn. For kateteret montering, validering og CED, beskriver vi alle trinn ved hjelp av en stereotactic robot med en drill og injeksjon enhet montert på en vanlig stereotactic ramme. Denne prosedyren kan også utføres med en manuell stereotactic ramme koblet til programmerbare microinfusion pumpe som kan kjøre den beskrevne glass microsyringes.

<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

Konveksjon-forbedret levering (CED) er en nevrokirurgisk teknikk som muliggjør effektiv tilførsel av store hjerne volumer ved hjelp av et kateter system. En slik tilnærming gir en trygg leveringsmetode by-bestått blod hjerne barrieren (BBB), og dermed tillater behandling med legemidler med dårlig BBB-permeabilitet eller de som systemisk eksponering ikke er ønskelig, f. eks på grunn av toksisitet. CED krever optimalisering av kateteret design, injeksjon protokollen, og egenskapene til infusate. Med denne protokollen beskriver vi hvordan du utfører CED av en løsning som inneholder opptil 20 μg av et antistoff i nucleus caudatus putamen av mus. Den beskriver utarbeidelse av trinn katetre, teste dem in vitro og utføre CED i mus ved hjelp av en gradvis injeksjon program. Protokollen kan lett justeres for andre infusjons volumer og kan brukes til sprøytebruk av ulike Bevegelsesuskarphet eller farmakologisk aktive eller inaktive stoffer, inkludert chemotherapeutics, cytokiner, virale partikler og liposomer.

Denne protokollen gjør det mulig å klargjøre trinn katetre (figur 1) for bruk i CED-prosedyren i et laboratoriemiljø. For å kontrollere katetre for lekkasje, reflux langs nål kanalen og tilstopping, anbefaler vi å utføre injeksjoner av et fargestoff, f. eks, trypan blå løsning, i en agarose blokk. Figur 3 viser en sky av trypan blå forming etter injeksjon med 1 μL ved 0,5 μL/minutt ved bruk av et CED-kateter (figur 3a)....

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

Konveksjon-forbedret levering (CED) er en metode som muliggjør effektiv levering av legemiddel i hjernen ved direkte tilførsel av store vev volumer. Prosedyren krever bruk av katetre og en optimalisert injeksjon prosedyre. Denne protokollen beskriver en metode for CED av et antistoff til en mus hjerne.

Levering av antistoffer inn i murine Brain via konveksjon-forbedret levering

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

Denne protokollen kan brukes til å utføre konveksjonsforbedret levering hos små gnagere ved hjelp av et trinnkatetersystem for justerbar jevn perfusjon av målhjerneregioner. Fordelen med konveksjonsforbedret levering er at det tillater levering av stoffer inn i interesseområdet omgå blod-hjernebarrieren med lite vevsskade eller refluks. Denne teknikken er primært nyttig for levering av terapeutiske stoffer som antistoffer inn i hjernen.Og kan derfor brukes til å målrette mange nevrologiske forhold. Å demonstrere prosedyren vil være Michal Beffinger, en post-doc fra laboratoriet mitt. Begynn med å kutte et stykke smeltet silikakapillærrør med en indre diameter på 0,1 millimeter og en veggtykkelse på 0,325 millimeter til en lengde på 30 millimeter.Etter å ha undersøkt slangen for sprekker, bruk en mikroforge for å varme opp endene for å sikre at røråpningene har en jevn overflate. Deretter monterer du en 27-gauge nål på en 10 mikro liters sprøyte og plasserer sprøyten i en stereotaktisk robot. Bruk roboten til å flytte sprøyten over en hard overflate og berør overflaten med nålespissen.Etter å ha merket denne posisjonen heve nålen for å muliggjøre plassering av smeltet silika kapillær innsiden av nålen slik at 20 millimeter av kapillær stikker ut fra nålen. Bruk en pipette til jevnt å spre to mikroliter med høy viskositet cyanoacrylate lim over kapillæren starter fra metall nålen og etterbehandling ti millimeter over den nedre enden av kapillær. Bruk stereotaktisk robot til å senke metallnålen til spissen av nålen er en millimeter over referanseoverflaten for å fikse smeltet silikakapillær i metallnålen som danner et ett millimeter trinn fra spissen av metallnålen.Fjern overflødig limforming på enden av metallnålen for å unngå å plante katetertrinnet. Kontroller spissen under et mikroskop for å bekrefte at alt overflødig lim er fjernet. Vent deretter i 15 minutter på at limet herdes og fjerner sprøyten med kateteret fra roboten.For trinn kateter testing kuttet størknet 0,6% agarose gel i 20 av 20 millimeter blokker og manuelt fylle trinn kateter sprøyten med 10 mikroliter filtrert 0,4% trypan blå løsning. Bruk stereotaktisk robot, dispenser en mikroliter fargestoff på 0,2 mikro liter per minutt for å vurdere forseglingen av kateterets trinn under fikseringsprosedyren. Trypanblå oppløsning skal være synlig utelukkende på spissen av kateteret.Tørk bort fargestoffet med et papirvev og legg en agaroseblokk i stereotaktisk robot. Kalibrer roboten sa at spissen av kateteret refereres mot overflaten av agaroseblokken. Angi en proporsjonal sekvens av injeksjonsvolumer i henhold til den spesifikke eksperimentelle planen.For å injisere løsningen i murine caudate putamen, sett injeksjonen til en en millimeter frontal og en og en halv til to millimeter lateral fra bregma posisjon på en dybde på 3,5 millimeter. Når nålen er i posisjon, start konveksjonsforbedret leveringsprosedyre og injiser fem mikroliter trypanblå oppløsning i agaroseblokken. Vurder formen på trypan blå skyen i agarose og for potensiell lekkasje langs kateteret.Ingen større tilbakestrømning over tuppen av metallnålen skal være synlig. Etter injeksjonen la kateteret være på plass i to minutter før du trekker nålen tilbake på en millimeter per minutt for å sikre en riktig spredning av væsken inn i hjernen og tetting av injeksjonskanalen under fjerning. Plasser en ny agarose blokk i roboten og start en ny injeksjon av en mikroliter på 0,2 mikro liter per minutt for å vurdere tilstopping av kateteret i agarose.Trypanblåen skal igjen danne en sky fra spissen av kateteret umiddelbart etter injeksjonsstart. Vurder deretter om restvolumet i sprøyten tilsvarer 3 mikroliter, da eventuelle variasjoner kan indikere en lekkasje av væske gjennom katetermonteringen eller sprøytestempelet. For antistoffinjeksjon i murine striatum bekrefter mangel på respons på hudklemme i en bedøvet mus og barberer hodet med en hårtrimmer.Desinfiser huden med bomullspinner gjennomvåt i jodoppløsning. Bruk en skalpell for å gjøre et 10 millimeter hud snitt langs kraniemidline etterbehandling på øyenivå. Fest musen i stereotaktisk ramme ved hjelp av neseklemmen og ørestengene, og ta vare på at skallen overflaten er horisontal og tett festet.Plasser sprøyten i stereotaktisk robot og synkroniser borkronen med spissen av kateteret på et referansepunkt. Bruk tang for å trekke tilbake huden og lokalisere bregma på skallen overflaten. Referanse bregma i programvaren ved hjelp av spissen av borkronen og flytte boret til en en millimeter frontal og to millimeter lateral fra bregma posisjon.Bor et burr hull ta vare på ikke å skade dura mater og flytte sprøyten over burr hullet. Dispenser 0,5 til ett mikroliter fra sprøyten for å sikre at det ikke er luftbobler igjen i kateteret. Start konveksjonen forbedret levering som demonstrert, observere skallen overflaten for eventuelle spor av væske tilbakestrømning fra injeksjonsstedet.På slutten av leveransen og kateterfjerning starter injeksjonspumpen på 0,2 mikro liter per minutt for å se etter tegn på katetertilstopping under injeksjonen. Hvis det ikke forekom noen tilstopping, skal det umiddelbart observeres en dråpe injeksjonsblanding som kommer fra kateterspissen. I dette bildet av en sky av trypan blå forming etter injeksjon av en mikroliter fargestoff på 0,5 mikro liter per minutt ved hjelp av en konveksjon forbedret kateter som demonstrert, ingen refluks langs nålekanalen var synlig i begynnelsen av katetertrinnet.Og den spredte skyen dannet en ønsket sfærisk form. I dette bildet ved hjelp av en stump endenål kan imidlertid signifikant refluks observeres. Spesielt, konveksjon forbedret levering muliggjør perfusjon av store volumer inn i murine hjernen i en jevn og mindre vev skadelig måte sammenlignet med konvensjonell injeksjon.I begge typer levering er det en typisk distribusjonsprofil av antistoff og dekstranpartikler over corpus callosum. Spredningen av det injiserte antistoffet er imidlertid mer diffust enn det som er observert for høymolekylær vekt dextran etter konveksjon forbedret levering, eksemplifisere forskjeller i distribusjon mellom ulike infusater. Siden kateteret potensielt kan tette under hjerneinfusjonen, er det viktig å sjekke det umiddelbart etter ved å sakte dispensere et lite volum infusat.Denne prosedyren kan tjene som en måte å levere farmakologisk aktive forbindelser til hjernen og bør etterfølges av nøye overvåking av sykdomssymptomer og forventede bivirkninger. Denne teknikken muliggjør infusjon av en presis hjerneregion med terapeutiske midler, inkludert antistoffer, og åpner nye muligheter for utvikling av sentralnervesystemet målrettede terapier.

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 Levering av legemidler til gnager Central Nervous System

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

Stereotaksisk Infusjon av Oligomeric 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

Implantasjon av Miniosmotic Pumper og Levering av Tract Tracers å studere Brain Omorganisering i Patofysiologiske betingelser

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

Utnytte Kombinert Metoder for å definere rollen til plasmamembranen Levering Under Axon Forgrening og neuronal morphogenesis

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

Designing, emballasje, og levering av høy titer CRISPR Retro og lentiviruses via stereo Injection

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 Microsurgery Infusion Teknikk for målrettet Stoff Levering inn i CNS<i&gt; via</i&gt; Arteria carotis interna

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