Name: a benchtop approach to the location specific blood brain barrier opening using focused ultrasound in a rat model
Uploaded: 2020-06-13T12:30:00
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Diese Forschung wurde teilweise durch ein NSF EPSCoR Research Infrastructure Stipendium an die Clemson University (1632881) unterstützt. Darüber hinaus wurde diese Forschung teilweise vom Civitan International Research Center, Birmingham, AL unterstützt. Die Autoren danken der Nutzung der Dienste und Einrichtungen der University of Alabama in Birmingham Small Animal Imaging Shared Facility Grant [NIH P30 CA013148]. Die Autoren würdigen Rajiv Chopra für seine Unterstützung und Anleitung.

Alle experimentellen Verfahren wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien des UAB Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) durchgeführt.
1. Fokussierte Ultraschall-Fahrgeräte-Setup
<ol><li>Verwenden Sie 50 Ohm koaxiale BNC-Kabel, um (1) den Eingang des Ultraschallwandlers an den Ausgang des HF-Verstärkers und (2) den Eingang des HF-Verstärkers an den Ausgang des Funktionsgenerators anzuschließen.</li>
	<li>Stellen Sie den Funktionsgeneratormodus einmal pro Sekunde mit ein...

Hier beschrieben wir einen Benchtop-Ansatz zur mikrobubbleunterstützten FUS BBB-Öffnung mit alternativen Ansätzen, einschließlich zweier verschiedener Messumformer und Methoden für intrakranielles Targeting mit und ohne MRT-Führung. Um die MRT-geführte FUS BBB-Öffnung im Labor zu etablieren, besteht derzeit die Möglichkeit, hervorragende gebrauchsfertige Geräte zu erwerben, die hochstandardisierte und reproduzierbare Ergebnisse mit benutzerfreundlichen Schnittstellen liefern. Viele Labore sind jedoch nicht auf ...

Trotz der vielen Entdeckungen in der grundlegenden Neurowissenschaft, die Anzahl der neu auftretenden Behandlungen für neuroentwicklungs- und neurodegenerative Erkrankungen bleibt relativ begrenzt1,2. Ein tieferes Verständnis der Gene, Moleküle und zellulären Schaltkreise, die an neurologischen Störungen beteiligt sind, hat vielversprechende Behandlungen vorgeschlagen, die beim Menschen mit aktuellen Techniken nicht realisierbar sind3. Effektive Behandlungen sind oft durch die Notwendigkeit begrenzt, gehirndurchdringlich und standortspezifisch4,5,6,7,8. Die bestehenden Methoden der lokalisierten Medikamentenabgabe in bestimmte Hirnregionen (z. B. Die Abgabe per Injektion oder Kanüle) sind jedoch invasiv und erfordern eine Öffnung im Schädel9. Die Invasivität dieser Operation verhindert die routinemäßige Verwendung der lokalisierten Lieferung in das menschliche Gehirn. Darüber hinaus sind Gewebeschäden und die daraus resultierenden Entzündungsreaktionen allgegenwärtige Konfounds für grundlegende und präklinische Studien, die auf intracerebrale Injektion10angewiesen sind. Die Fähigkeit, nicht-invasiv Agenten über die Blut-Hirn-Schranke (BBB) zu liefern und sie auf bestimmte Hirnregionen zu zielen, könnte einen enormen Einfluss auf die Behandlung von neurologischen Störungen haben und gleichzeitig ein leistungsfähiges Prüfwerkzeug für die präklinische Forschung bieten.
Eine Methode des gezielten Transports über die BBB mit minimalen Gewebeschäden ist transkraniell fokussierter Ultraschall (FUS) zusammen mit Mikroblasen, um die BBB11,12,13,14,15,16fokal und vorübergehend zu öffnen. FUS BBB Eröffnung hat in jüngster Zeit Aufmerksamkeit für die Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen, Schlaganfall und Gliom durch die Lokalisierung von Therapeutika auf Hirnregionen wie neurotrophe Faktoren17,18,19, Gentherapien20,21,22, Antikörper23, Neurotransmitter24, und Nanopartikel25,26,27,28,29. Mit seinem breiten Anwendungsspektrum und seiner nichtinvasiven Natur30,31ist die FUS BBB Öffnung eine ideale Alternative zu routinemäßigen stereotaxic intrakraniellen Injektionen. Darüber hinaus können aufgrund seiner aktuellen Anwendung beim Menschen30,32, präklinische Untersuchungen mit dieser Technik als hochgradig translational angesehen werden. Die Eröffnung der FUS BBB ist jedoch aufgrund mangelnder Zugänglichkeit noch keine weit verbreitete Technik in der Grundlagenforschung und präklinischen Forschung. Daher bieten wir ein detailliertes Protokoll für einen Benchtop-Ansatz zur Eröffnung von FUS BBB als Ausgangspunkt für Labore, die an der Etablierung dieser Technik interessiert sind.
Diese Studien wurden entweder mit einem hochleistungsluftgestützten FUS-spezifischen Ultraschallwandler oder einem mit geringer Leistung gedämpften fokussierten Ultraschall-Immerauchwandler durchgeführt. Die Messumformer wurden von einem HF-Leistungsverstärker für reaktive Lasten und einem Standard-Tischfunktionsgenerator angetrieben. Details zu diesen Artikeln finden Sie in der Tabelle der Materialien.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1437px;" width="1437">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Bubble shaker</td>
			<td style="width:240px;">Lantheus Medical Imaging</td>
			<td style="width:197px;">VMIX</td>
			<td style="width:729px;">VIALMIX, actiation device used to activate Definity microbubbles</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Catheter plug/ Injection cap</td>
			<td>SAI infusion technologies</td>
			<td>Part Number: IC</td>
			<td style="width:729px;">Catheter plug/ Injection cap</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Evans blue dye</td>
			<td style="width:240px;">Sigma</td>
			<td style="width:197px;">E2129-10G</td>
			<td style="width:729px;">Evans blue dye</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Function generator</td>
			<td style="width:240px;">Tektronix</td>
			<td style="width:197px;">AFG3022B</td>
			<td>Dual channel, 250MS/s, 25MHz</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">FUS transducer, 1.1MHz</td>
			<td style="width:240px;">FUS Instruments</td>
			<td>TX-110</td>
			<td>1 MHz MRI-compatible spherically focused ultrasound transducer with a hydrophone</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Heating pad for Mice and Rats</td>
			<td style="width:240px;">Kent Scientific</td>
			<td style="width:197px;">PS-03</td>
			<td>Heating pad- PhysioSuite for Mice and Rats</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Infusion pump</td>
			<td style="width:240px;">KD Scientific</td>
			<td style="width:197px;">780100</td>
			<td>KDS 100 Legacy Single Syringe Infusion Pump</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Kapton tape</td>
			<td style="width:240px;">Gizmo Dorks</td>
			<td>https://www.amazon.com/dp/B01N1GGKRC/ 
			ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_GbR7Db56HKD91</td>
			<td>Gizmo Dorks Kapton Tape (Polyimide) for 3D Printers and Printing, 8 x 8 inches, 10 Sheets per Pack</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Low power immersion transducer, 1MHz</td>
			<td style="width:240px;">Olympus</td>
			<td>V303-SU</td>
			<td>Immersion Transducer, 1 MHz, 0.50 in. Element Diameter, Standard Case Style, Straight UHF Connector, F=0.80IN PTF</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Magnet sets</td>
			<td style="width:240px;">WINOMO</td>
			<td>https://www.amazon.com/dp/B01DJZQJBG/ 
			ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_JYQ7DbM32E5QC</td>
			<td>WINOMO 15mm Sew In Magnetic Bag Clasps for Sewing Scrapbooking - 10 Sets</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">RF amplifier</td>
			<td style="width:240px;">E&#38;I</td>
			<td style="width:197px;">A075</td>
			<td>75W</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Tail vein catheter</td>
			<td style="width:240px;">BD</td>
			<td>382512/ Fisher Item: NC1228513</td>
			<td>24g BD Insyte Autoguard shielded IV catheters (non-winged)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Ultrasound contrast microbubbles</td>
			<td>Lantheus Medical Imaging</td>
			<td style="width:197px;">DE4, DE16</td>
			<td>DEFINITY (Perflutren Lipid Microsphere)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Ultrasound gel</td>
			<td style="width:240px;">Aquasonic</td>
			<td>https://www.amazon.com/dp/B07FPQDM4F/ 
			ref=cm_sw_em_r_mt_dp_U_D6Q7Db3J9QP7P</td>
			<td>Ultrasound Gel Aquasonic 100 Transmission 1 Liter Squeeze Bottle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Winged infusion sets, 22ga.</td>
			<td style="width:240px;">Fisher Healthcare</td>
			<td>22-258087</td>
			<td>Terumo Surflo Winged Infusion Sets</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">motor controller software</td>
			<td style="width:240px;">N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td style="width:729px;">custom software written in LabView for controlling the Velmex motor controller</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">runtime environment for the motor controller software</td>
			<td style="width:240px;">National Instruments</td>
			<td>LabView runtime engine version 2017 or better</td>
			<td>https://www.ni.com/en-us/support/downloads/software-products/download.labview.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">3 axis Linear stage actuator (XYZ positioner)</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">bolts</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>MB-1</td>
			<td>BiSlide Bolt 1/4-20x3/4&#34; Socket cap screw (10 pack), Qty:3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">motor controller</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>VXM-3</td>
			<td style="width:729px;">Control,3 axis programmable stepping motor control, Qty:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">mounting cleats</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>MC-2</td>
			<td>Cleat, 2 hole BiSlide, Qty:6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">mounting cleats</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>MC-2</td>
			<td style="width:729px;">Cleat, 2 hole BiSlide, Qty:2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">usb to serial converter</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>VXM-USB-RS232</td>
			<td style="width:729px;">USB to RS232 Serial Communication Cable 10ft, Qty:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">x-axis linear stage</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>MN10-0100-M02-21</td>
			<td style="width:729px;">BiSlide, travel=10 inch, 2 mm/rev, limits, NEMA 23, Qty:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">x-axis stepper motor</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>PK266-03A-P1</td>
			<td>Vexta Type 23T2, Single Shaft Stepper Motor, Qty:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">y-axis linear stage</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>MN10-0100-M02-21</td>
			<td>BiSlide, travel=10 inch, 2 mm/rev, limits, NEMA 23, Qty:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">y-axis stepper motor</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>PK266-03A-P1</td>
			<td style="width:729px;">Vexta Type 23T2, Single Shaft Stepper Motor, Qty:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">z-axis damper</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>D6CL-6.3F</td>
			<td style="width:729px;">D6CL Damper for Type 23 Double Shaft Stepper Motor, Qty:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">z-axis linear stage</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>MN10-0100-M02-21</td>
			<td style="width:729px;">BiSlide, travel=10 inch, 2 mm/rev, limits, NEMA 23, Qty:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">z-axis stepper motor</td>
			<td style="width:240px;">Velmex</td>
			<td>PK266-03B-P2</td>
			<td style="width:729px;">Vexta Type 23T2, Double Shaft Stepper Motor, Qty:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">3D printable files</td>
			<td style="width:240px;"></td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Immersion transducer mount and pointer</td>
			<td></td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td>https://www.tinkercad.com/things/cRgTthGXSRq</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Stereotaxic frame</td>
			<td></td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td>https://www.tinkercad.com/things/ilynoQcdqlH</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Stereotaxic frame holder</td>
			<td></td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td>https://www.tinkercad.com/things/aZNgqhBOHAX</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">9.4T small bore animal MRI</td>
			<td style="width:240px;">Bruker</td>
			<td style="width:197px;">Bruker BioSpec 94/20</td>
			<td>ParaVision version 5.1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">AAV9-hsyn-GFP</td>
			<td style="width:240px;">Addgene</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Cream hair remover</td>
			<td style="width:240px;">Church &#38; Dwight</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td>Nair cream</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">gadobutrol MRI contrast agent</td>
			<td style="width:240px;">Bayer</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td>Gadavist (Gadobutrol, 1mM/mL)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Stereotactic frame</td>
			<td style="width:240px;">Stoelting</td>
			<td style="width:197px;">#51500</td>
			<td>not MRI compatible</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">turnkey FUS delivery device</td>
			<td style="width:240px;">FUS Instruments</td>
			<td style="width:197px;">RK-300</td>
			<td style="width:729px;">ready to use MRI compatible FUS for rodents</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a benchtop approach to the location specific blood brain barrier opening using focused ultrasound in a rat model

Stereotaxic Chirurgie ist der Goldstandard für lokalisierte Medikamente und Gen-Lieferung an das Nagetier Gehirn. Diese Technik hat viele Vorteile gegenüber der systemischen Lieferung einschließlich präziser Lokalisierung auf eine Zielhirnregion und Reduzierung von Nebenwirkungen. Die stereotaxic-Chirurgie ist jedoch hochinvasiv, was ihre translationale Wirksamkeit einschränkt, lange Erholungszeiten erfordert und Herausforderungen bietet, wenn sie mehrere Hirnregionen ins Visier nimmt. Fokussierter Ultraschall (FUS) kann in Kombination mit zirkulierenden Mikroblasen verwendet werden, um die Blut-Hirn-Schranke (BBB) in millimetergroßen Regionen vorübergehend zu öffnen. Dies ermöglicht die intrakranielle Lokalisierung systemisch gelieferter Agenten, die normalerweise nicht über die BBB verfügen können. Diese Technik bietet eine nichtinvasive Alternative zur stereotaxic-Chirurgie. Bislang ist diese Technik jedoch in neurowissenschaftlichen Laboratorien aufgrund des begrenzten Zugangs zu Geräten und standardisierten Methoden noch nicht weit verbreitet. Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, einen Benchtop-Ansatz für die FUS BBB-Öffnung (BBBO) zu bieten, der erschwinglich und reproduzierbar ist und daher von jedem Labor problemlos übernommen werden kann.

Hier zeigen wir, dass fokussierter Ultraschall mit Mikroblasen eine lokalisierte BBB-Öffnung mit den oben angegebenen Parametern sowohl mit dem Low-Power-Tauchwandler (Abbildung 3) als auch mit dem FUS-Wandler (Abbildung 4) induzieren kann. Zunächst wurde in frühen Experimenten der Low-Power-Tauchwandler auf eine Gehirnhälfte entweder anterior (Abbildung 3b) oder medial (Abbildung 3a) ausgerichtet. ...

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

Fokussierter Ultraschall mit Mikroblasenmitteln kann die Blut-Hirn-Schranke fokal und vorübergehend öffnen. Diese Technik wurde verwendet, um eine breite Palette von Agenten über die Blut-Hirn-Schranke zu liefern. Dieser Artikel enthält ein detailliertes Protokoll für die lokalisierte Lieferung an das Nagetierhirn mit oder ohne MRT-Führung.

Ein Benchtop-Ansatz zur standortspezifischen Blut-Hirn-Barriere-Öffnung mit fokussiertem Ultraschall in einem Rattenmodell

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

Focused Ultrasound in combination with circulating micro-bubbles can be used to provide temporary millimeter size openings in the blood-brain barrier. This enables non-invasive delivery of systemically circulating agents to target brain regions. To begin, fill the catheter plug with saline and warm the rat's tail with a lamp, taking care not to overheat the animal.Insert a 24 gauge tail vein catheter that will be used to deliver micro-bubbles, Evans blue dye, gadobutrol MRI contrast if using MRI, and the experimental agent of interest. Blood will fill the sheath when the vein is hit. Slowly, remove the inner needle while pushing the sheath further into the vein.Screw the catheter plug into the end of the catheter port, as soon as the port has filled with blood. Carefully wrap lab tape around the catheter and the tail to keep it in place, starting with a small piece at the top and working in the caudal direction. Leave the very end of the catheter plug exposed.Plug the anesthesia line onto the anesthesia connector on the stereotactic frame. Then fix the animal's head into the frame by placing the mouth onto the bite bar, and by guiding the ear bars into both ear canals and tightening the set screws. Move the animal to the MRI bed.Using parameters described in the text manuscript collect coronal and axial T2 weighted images that capture the whole brain as well as the MRI fiducial for coordinate measurements. On the coronal images, find the image in which the fiducial is the largest, indicating the center of the fiducial. Record the distance from the top of the fiducial to the brain region of interest in millimeters, in both the medial-lateral direction and in the dorsal-ventral direction.On the axial images, find the image that shows the very top of the fiducial and record the X and Y coordinates for the center of the fiducial and the X and Y coordinates of the brain region of interest. Calculate the distance from the center of the fiducial to the target brain region in both the rostral-caudal and medial-lateral directions. After gathering the coordinates, collect the pre-scan images.Keeping the animal in this stereotaxic frame, quickly transport it from the MRI bed to the bench top FUS set up. Ensure that the animal remains asleep under the effect of anesthesia. Slide the frame into the frame holder and firmly snap it into place.Use clippers to shave the animal's head, then brush away excess hair and apply hair remover cream to the scalp. Let it sit for three minutes and wipe it away with water and gauze. If using MRI guidance, attach the pointer and move the pointer to the location of the MRI fiducial.Position the pointer at the very top and center of the MRI fiducial then, which is the point from which all distances in the MRI image were calculated. Remove the pointer and move the positioner to the medial-lateral coordinates and the rostral-caudal coordinates. Lick the null position button and raise the positioner up by pressing the up 50 button, to allow for the placement of the water bath and ultrasound gel.Apply ultrasound gel to the animal's scalp and place the water bath over the animal, with the polyimide tape window pressed onto the gel, making sure that there are no air bubbles in the gel. Fill the water bath with degassed water. If using the high power transducer, lower the positioner so that the magnet is just above the water.Attach the transducer to the positioner by carefully lowering the transducer into the water at an angle and connecting the magnets. Lower the positioner to the dorsal-ventral coordinate and turn on the RF power amp. Inject one milliliter per kilogram of 3%Evans blue dye by sticking a needle tip into the catheter plug and injecting.The whole animal should become blue within seconds, indicating the catheter is properly positioned in the tail vein. Allow the dye to circulate for five minutes, then activate the micro-bubbles by shaking them violently with the bubble shaker. Invert this syringe several times to get a uniform distribution of micro-bubbles, then attach and fill the winged infusion set.Position the syringe on the infusion pump and set the infusion pump to deliver 0.2 milliliters at a rate of six milliliters per hour, providing slow infusion of the micro-bubbles over the two minute FUS exposure. Insert the winged needle into the catheter plug. First run the infusion pump, wait three seconds, then start the FUS treatment by pressing the on button and on the function generator.Repeat this twice per region with five minutes in between to allow the micro-bubbles to clear. Press the on button on the function generator again to stop the FUS treatment when the infusion pump stops at two minutes. Wait for five minutes for the micro bubbles to clear, then start the infusion and the second FUS treatment.Immediately after the second FUS treatment, inject gadobutrol contrast and the agent of interest. Total delivered volume of all agents should not exceed five milliliters per kilogram. To confirm BBB opening, place the animal back onto the MRI bed at the exact same location and plug in the anesthesia line.Collect MRI post-scans with the same imaging parameters as the pre-scan images to confirm gadobutrol MRI enhancement in the region of BBB opening. This protocol was used to induce localized blood-brain barrier opening with both the low power immersion transducer and the high power focused ultrasound transducer. First, the low power immersion transducer was targeted to either the anterior or medial brain hemisphere.The animals were sacrificed with or without perfusion, and the BBB opening was visualized via Evans blue dye auto-fluorescence. In later experiments, the FUS transducer was targeted to either the hippocampus or the anterior cingulate cortex. In addition to Evans blue dye, the MRI contrast agent gadobutrol was used to verify the targeted opening of the BBB in VIVO.After the animals were sacrificed, Evans blue dye auto-fluorescence confirmed the opening location. To assess whether this technique could be used for targeted gene delivery, AAV nine expressing green fluorescent protein and gadobutrol contrast were injected immediately after blood brain barrier opening in the hippocampus. The animal was imaged to verify the opening with gadobutrol contrast.Then, gene delivery was confirmed by GFP expression. This protocol offers a bench-top approach to MRI guided Focus Ultrasound mediated blood-brain barrier opening, that can be easily adapted by other laboratories to provide a non-invasive translational alternative to stereotactic surgery.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Funktionelle Bildgebung mit Ultraschall-Blut-Hirnschranke Störung und Mangan-MRT

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Forschung

Neurowissenschaften

Stereotaxic Surgery for Excitotoxic Lesion of Specific Brain Areas in the Adult Rat

Stereotaktischen Chirurgie für Exzitotoxische Läsion Spezifische Hirnareale in der erwachsenen Ratte

Many behavioral functions in mammals, including rodents and humans, are mediated principally by discrete brain regions. A common method for discerning the ...

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

Eine In-Vivo -Bewertung der Störung der Blut - Hirn-Schranke in einem Rattenmodell des ischämischen Schlaganfalls

Ischemic stroke leads to vasogenic cerebral edema and subsequent primary brain injury, which is mediated through destruction of the blood-brain barrier ...

An Alternative Approach to Study Primary Events in Neurodegeneration Using Ex Vivo Rat Brain Slices

An Alternative Approach to Study Primary Events in Neurodegeneration Using Ex Vivo Rat Brain Slices

Ein alternativer Ansatz zur primären Ereignissen in Neurodegeneration mit Ex Vivo Ratte Gehirnscheiben studieren

Despite&#160;numerous studies that attempt to develop reliable animal models&#160;which reflecting the primary processes underlying neurodegeneration, ...

A Human Blood-Brain Interface Model to Study Barrier Crossings by Pathogens or Medicines and Their Interactions with the Brain

Ein menschliches Blut-Hirn-Schnittstellenmodell Barriere Kreuzungen durch Krankheitserreger oder Medikamente und ihre Wechselwirkungen mit dem Gehirn zu studieren

The early screening of nervous system medicines on a pertinent and reliable in cellulo BBB model for their penetration and their interaction with the ...

A High-Throughput Image-Guided Stereotactic Neuronavigation and Focused Ultrasound System for Blood-Brain Barrier Opening in Rodents

Ein hochdurchsatzgesteuertes, stereotaktisches Neuronavigations- und fokussiertes Ultraschallsystem für die Öffnung der Blut-Hirn-Barriere bei Nagetieren

The blood-brain barrier (BBB) has been a major hurdle for the treatment of various brain diseases. Endothelial cells, connected by tight junctions, form a ...

Measuring Post-Stroke Cerebral Edema, Infarct Zone and Blood-Brain Barrier Breakdown in a Single Set of Rodent Brain Samples

Messung des Abbaus von Hirnödem nach dem Schlaganfall, Infarktzone und Blut-Hirn-Barrierenabbau in einem einzigen Satz von Nagetier-Gehirnproben

One of the most common causes of morbidity and mortality worldwide is ischemic stroke. Historically, an animal model used to stimulate ischemic stroke ...

Focused Ultrasound Induced Blood-Brain Barrier Opening for Targeting Brain Structures and Evaluating Chemogenetic Neuromodulation

Fokussierte ultraschallinduzierte Öffnung der Blut-Hirn-Schranke zur gezielten Behandlung von Hirnstrukturen und zur Beurteilung der chemogenetischen Neuromodulation

Acoustically Targeted Chemogenetics (ATAC) allows for the noninvasive control of specific neural circuits. ATAC achieves such control through a ...

Delivery of Antibodies into the Brain Using Focused Scanning Ultrasound

Abgabe von Antikörpern in das Gehirn mittels fokussiertem Scanning-Ultraschall

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

A Rat Model of EcoHIV Brain Infection

Ein Rattenmodell der EcoHIV-Gehirninfektion

It has been well studied that the EcoHIV infected mouse model is of significant utility in investigating HIV associated neurological complications. ...