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

Detta arbete stöddes av stipendier från universitetet i Zürich (FK-15-057), Novartis stiftelse för medicinsk-biologisk forskning (16C231) och schweizisk cancer forskning (KFS-3852-02-2016, KFS-4146-02-2017) till Johannes vom berg och BRIDGE proof of Concept (20B1-1 _ 177300) till Linda Schellhammer.

Alla metoder som beskrivs här har godkänts av Swiss cantonal Veterinary Office under licensnummer ZH246/15.
1. beredning av steg katetrar
<ol><li>Beredning av en smält kiseldioxid slangar för steg av katetern
	<ol>
<li>Skär den brända kiseldioxid kapillär med innerdiameter 0,1 mm och väggtjockleken på 0,0325 mm slangar till en längd av 30 mm.</li>
		<li>Undersök slangen för sprickor och värm polera ändarna med hjälp av en microforge att säkerställa slangen ?...

<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-förbättrad leverans, eller tryck-medierad drog infusion i hjärnan, föreslogs först i början av 19903. Denna metod lovar perfusion av stora hjärn volymer bakom blod-hjärnbarriären på ett kontrollerat sätt2. Hittills har dock endast ett fåtal kliniska prövningar utförts med denna metod, delvis därför att CED i en klinisk installation har visat sig vara tekniskt krävande24,25. Den senaste ti...

Blod-hjärnbarriären (BBB) bildar en semipermeable gränsa som avskiljer det centralanervsystemet (CNS) från blodcirkulationen. Att nå CNS med Therapeutics är dock nödvändigt i samband med olika sjukdomar, som hjärntumörer, Alzheimers sjukdom (AD) eller Parkinsons sjukdom (PD) bland andra1. Detta blir viktigt i utvecklingen av nya terapier, särskilt om den testade drogen uppvisar dålig BBB permeabilitet eller dess systemiska exponering kan leda till farlig toxicitet1,2. Några av de kliniskt använda antikropparna visar båda dessa funktioner. En lösning på detta problem skulle vara att leverera Therapeutics direkt bakom BBB.
Konvektion-förstärkt leverans (CED) är en Neurokirurgisk teknik som möjliggör effektiv perfusion av stora hjärn volymer. Detta uppnås genom kirurgiskt installera en eller flera katetrar i målområdet. Under drogen ansökan, en tryckgradient bildas vid öppnandet av katetern, som blir den drivande kraften i infusate dispersion i vävnaden3,4. Det är således varaktigheten av infusion och inte diffusions koefficienter som bestämmer perfusion Range2,4,5. Detta ger enhetlig leverans av Infusat över en mycket större hjärnvolym jämfört med konventionella, diffusion baserade intracerebral injektions metoder2,6. Samtidigt har denna leverans modalitet en lägre risk för vävnadsskada2. Följaktligen, CED kan möjliggöra säker och effektiv administrering av konventionella kemoterapeutika för behandling av CNS-tumörer, samt leverans av immunmodulerande medel eller agonistiska och antagonistiska antikroppar i en mängd andra CNS-sjukdomar2 ,7,8,9. CED testas för närvarande i terapier av Parkinsons sjukdom, Alzheimers sjukdom, samt höggradig gliom2,7,8,10,11.
Kateter design och injektion regim är bland de viktigaste faktorerna som påverkar resultatet av CED 10,12,13,14,15,16. Dessutom kräver det specifika fysikalisk-kemiska egenskaper hos Infusat, inklusive måttlig partikelstorlek, anjonladdning och låg vävnads tillhörighet 10,17. Var och en av dessa parametrar måste potentiellt justeras enligt de histologiska funktionerna i hjärnregionen för att vara riktad2,10,17.
Här beskriver vi metoder för att utföra en antikropps lösning i caudatum putamen (striatum) av möss. Dessutom innehåller protokollet beredning av steg katetrar i ett laboratorium setup, testa dem in vitro-och utföra CED.
Det finns flera kateter mönster finns i litteraturen, skiljer sig genom formen på kanyl, de material som används och antalet kateter öppningar12,15,18,19,20 ,21,22. Vi använder en steg kateter gjord av en smält kiseldioxid kapillär utskjutande 1 mm från en trubbig ände metall nål. Denna kateter design kan lätt tillverkas i ett forskningslaboratorium och reproducerbart ger bra CED resultat när testas in vitro med aguppstod block med fysiska parametrar som liknar hjärnparenkymet in vivo23.
Dessutom implementerar vi en rampningsregim för att leverera 5 μL Infusat in vivo. I ett sådant protokoll ökas insprutnings hastigheten från 0,2 μL/min till maximalt 0,8 μL/min, vilket minimerar risken för reflux längs katetern samt risk för vävnadsskada16. Med detta protokoll har vi framgångsrikt administrerat möss med upp till 20 μg antikroppar i 5 μL PBS under loppet av 11 min 30 s.
Protokollet kan lätt justeras för andra infusionsvolymer eller för injicering av olika andra substanser, t. ex. kemoterapeutika, cytokiner, virala partiklar eller liposomer2,10,14,18 ,22. I händelse av att använda Infusat med drastiskt olika fysikalisk-kemiska egenskaper jämfört med en fosfatbuffrad saltlösning (PBS) eller konstgjord cerebrospinalvätska (aCSF) lösningen av antikroppar, ytterligare validerings steg rekommenderas. För kateter montering, validering och CED, beskriver vi alla steg med hjälp av en stereotaktisk robot med en borr-och insprutningsenhet monterad på en vanlig stereotaktisk ram. Detta förfarande kan också utföras med en manuell stereotaktisk ram ansluten till programmerbara mikroinfusionspump som kan köra de beskrivna glas mikrosprutor.

<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

Konvektion-förstärkt leverans (CED) är en Neurokirurgisk teknik som möjliggör effektiv perfusion av stora hjärn volymer med hjälp av en kateter system. Ett sådant tillvägagångssätt ger en säker leveransmetod genom att passera blod-hjärnbarriären (BBB), vilket möjliggör behandling med Therapeutics med dålig BBB-permeabilitet eller de för vilka systemisk exponering inte önskas, t. ex., på grund av toxicitet. CED kräver optimering av kateter design, injektion protokoll och egenskaper av Infusat. Med detta protokoll beskriver vi hur man utför en lösning som innehåller upp till 20 μg av en antikropp in i caudaten putamen av möss. Det beskriver beredning av steg katetrar, testa dem in vitro och utföra CED i möss med hjälp av en rampning injektion program. Protokollet kan lätt justeras för andra infusionsvolymer och kan användas för att injicera olika spårämnen eller farmakologiskt aktiva eller inaktiva substanser, inklusive kemoterapeutika, cytokiner, virala partiklar och liposomer.

Detta protokoll möjliggör beredning av steg katetrar (figur 1) för användning i CED-förfarandet i laboratoriemiljö. För att kontrollera katetrar för läckage, reflux längs nålen tarmkanalen och igensättning, rekommenderar vi att utföra injektioner av ett färgämne, t. ex., trypan blå lösning, i ett aganblock. Figur 3 visar ett moln av trypan blå formning efter injektion av 1 μL vid 0,5 μl/minut med en 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

Konvektion-förstärkt leverans (CED) är en metod som möjliggör effektiv tillförsel av Therapeutics in i hjärnan genom direkt perfusion av stora vävnads volymer. Förfarandet kräver användning av katetrar och en optimerad injektion förfarande. Detta protokoll beskriver en metod för CED av en antikropp i en mushjärna.

Leverans av antikroppar i murina hjärnan via konvektion-förbättrad leverans

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

Detta protokoll kan användas för att utföra konvektionsförbättrd leverans hos små gnagare med hjälp av ett stegkatetersystem för den justerbara enhetliga perfusionen av målhjärnregioner. Fördelen med konvektionsförbättrd leverans är att den möjliggör leverans av ämnen i den region av intresse som kringgår blod - hjärnbarriären med liten vävnadsskada eller reflux. Denna teknik är främst användbar för leverans av terapeutiska substanser såsom antikroppar in i hjärnan.Och kan därför användas för att rikta många neurologiska tillstånd. Demonstrerar proceduren blir Michal Beffinger, en post-doc från mitt laboratorium. Börja med att skära en bit smält kiseldioxid kapillrör med en innerdiameter på 0,1 millimeter och en väggtjocklek på 0,325 millimeter till en längd av 30 millimeter.Efter att ha undersökt slangen för sprickor använda en microforge för att värma polera ändarna för att säkerställa slangen öppningar har en slät yta. Därefter montera en 27-gauge nål på en 10 mikro liters spruta och placera sprutan i en stereotaktisk robot. Använd roboten för att flytta sprutan över en hård yta och vidrör ytan med nålspetsen.Efter att ha antecknat detta läge höja nålen för att möjliggöra placering av den smält kiseldioxid kapillären insidan av nålen sådan att 20 millimeter av kapillären sticker ut från nålen. Använd en pipett för att jämnt sprida två mikroliter av hög viskositet cyanoakrylatlim över kapillären med början från metallnålen och efterbehandling tio millimeter över den nedre änden av kapillären. Använd stereotaktisk robot för att sänka metall nålen tills spetsen på nålen är en millimeter över referensytan för att fixa smält kiseldioxid kapillär i metall nålen bildar en en millimeter steg från spetsen av metall nålen.Avlägsna eventuellt överflödigt lim som bildas i änden av metallnålen för att undvika att katetersteget planteras. Kontrollera spetsen under ett mikroskop för att bekräfta att allt överflödigt lim har tagits bort. Vänta sedan 15 minuter för att limmet ska härda och ta bort sprutan med katetern från roboten.För stegkatetertestningsskuren stelnat 0,6%agarosgel till 20 gånger 20 millimeters block och fyll stegkatetersprutan manuellt med 10 mikroliter av filtrerad 0,4%trypan blå lösning. Med hjälp av stereotaktisk robot, dispensera en mikroliter färgämne vid 0,2 mikroliter per minut för att bedöma tätningen av steget av katetern under fixeringsproceduren. Den trypan blå lösningen ska vara synlig enbart på kateterns spets.Torka bort färgämnet med en pappersvävnad och placera ett agarosblock i stereotaktisk robot. Kalibrera roboten sa att spetsen på katetern refereras mot ytan av agaros blocket. Ställ in en proportionssekvens av injektionsvolymer enligt den specifika experimentplanen.För att injicera lösningen i murin caudatus putamen, ställ in injektionen till en en millimeter frontal och en och en halv till två millimeter lateral från Bregma position på ett djup av 3,5 millimeter. När nålen är i läge starta konvektionsförbättrd leverans förfarande och injicera fem mikroliter av trypan blå lösning i agaros blocket. Bedöm formen på trypanblå molnet i agaros och för potentiella läckage längs kateterns tarmkanalen.Inget större backflöde över metallnålens spets ska vara synligt. Efter injektionen låt katetern vara på plats i två minuter innan nålen dras tillbaka med en millimeter per minut för att säkerställa en korrekt spridning av vätskan i hjärnan och försegling av injektionskanalen under avlägsnandet. Placera ett nytt agarosblock i roboten och starta en andra injektion av en mikroliter på 0,2 mikroliter per minut för att bedöma igensättning av katetern i agaros.Den trypan blå bör återigen bilda ett moln från spetsen av katetern omedelbart efter injjesstart. Bedöm sedan om den överblivna volymen i sprutan motsvarar 3 mikroliter eftersom eventuella variationer kan tyda på ett vätskeläckage genom kateterns montering eller sprutkolven. För antikropp injektion i murin striatum bekräfta en brist på svar på huden nypa i en sövd Mus och raka huvudet med en hårtrimmer.Desinficera huden med bomullspinner indränkta i jodlösning. Använd en skalpell för att göra en 10 millimeter hud snitt längs hjärnskålen mittlinjen efterbehandling vid ögonhöjd. Fix musen i stereotaktisk ram med hjälp av näsan klämma och öronstänger, var noga med att skallen ytan är horisontell och tätt säkrade.Placera sprutan i stereotaktisk robot och synkronisera borrkrosset med kateterns spets på en referenspunkt. Använd forceps för att dra tillbaka huden och lokalisera bregma på skallytan. Referens bregma i programvaran med hjälp av spetsen på borrkronan och flytta borren till en millimeter frontal och två millimeter lateral från Bregma position.Borra ett burrhål var noga med att inte skada dura mater och flytta sprutan över burrhålet. Dispensera 0,5 till en mikroliter från sprutan för att säkerställa att inga luftbubblor lämnas kvar i katetern. Starta konvektionen förbättrad leverans som visats, observera skallen ytan för eventuella spår av flytande återflöde från injektionsfläcken.Vid slutet av leverans och kateter borttagning starta insprutningspumpen på 0,2 mikro liter per minut för att kontrollera om det finns bevis för kateter igensättning under injektionen. Om ingen igensättning inträffade en droppe injektionsblandning ska omedelbart observeras som kommer från kateterspetsen. I denna bild av ett moln av trypan blå bildar efter injektion av en mikroliter av färgämne på 0,5 mikro liter per minut med hjälp av en konvektion förbättrad kateter som visat, ingen reflux längs nålen tarmkanalen var synlig under början av katetern steg.Och det dispergerade molnet bildade en önskad sfärisk form. I denna bild med hjälp av en trubbig slutet nål dock betydande reflux kunde observeras. Särskilt konvektion förbättrad leverans möjliggör perfusion av stora volymer i murin hjärnan på ett enhetligt och mindre vävnad skadliga sätt jämfört med konventionell injektion.I båda leveranstyperna finns en typisk fördelningsprofil av antikropp och dextranpartiklar över corpus callosum. Dispersion profilen för den injicerade antikroppen är dock mer diffus än vad som observeras för dextran med hög molekylvikt efter konvektionsförbättrd leverans, exemplifierande skillnader i fördelning mellan olika infusates. Eftersom katetern potentiellt kan täppa under hjärninfusionen är det viktigt att kontrollera den omedelbart efter genom att långsamt dosera en liten volym infusate.Detta förfarande kan fungera som ett sätt att leverera farmakologiskt aktiva föreningar till hjärnan och bör följas av noggrann övervakning av sjukdomssymtom och förväntade biverkningar. Denna teknik möjliggör infusion av en exakt hjärnregion med terapeutiska inklusive antikroppar, vilket öppnar nya möjligheter för utveckling av centrala nervsystemet riktade terapier.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Inriktning av Deep Brain Strukturer med Microinjections för leverans av läkemedel, virala vektorer eller Transplantation Cell

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

Gene Leverans till Postnatal råtthjärna av icke-ventrikulär Plasmid Injection och elektroporation

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

Effektiv Gene Delivery i flera CNS territorierna Använda I Utero Elektroporation

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

Direkt Intraventrikulär tillförsel av läkemedel till Gnagare Centrala nervsystemet

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

Stereotaxic Infusion av oligomera 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 av miniosmotiska Pumpar och leverans av Tract Tracers att studera hjärnan Omorganisation i patofysiologiska tillstånd

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

Med hjälp av kombinerade Metoder för att definiera rollen av plasmamembranet leverans under Axon förgrening och 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, Packaging, och leverans av hög titer crispr Retro och Lentiviruses via Stereotaxic 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 Mikro Infusion Teknik för riktad substanstillförsel i CNS<i&gt; via</i&gt; Den inre Carotid Artery

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