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
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Benchtop Approach to the Location Specific Blood Brain Barrier Opening using Focused Ultrasound in a Rat Model at JoVE.com

Bu araştırma kısmen Clemson Üniversitesi'ne (1632881) NSF EPSCoR Araştırma Altyapısı hibesi ile desteklendi. Buna ek olarak, bu araştırma kısmen Civitan Uluslararası Araştırma Merkezi, Birmingham, AL tarafından desteklendi. Yazarlar, Birmingham Küçük Hayvan Görüntüleme Paylaşılan Tesis Hibesi'ndeki Alabama Üniversitesi'nin hizmet ve olanaklarının [NIH P30 CA013148] kullanıldığını minnetle kabul ediyor. Yazarlar Rajiv Chopra'yı desteği ve rehberliği için kabul ediyor.

Tüm deneysel işlemler UAB Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) yönergelerine uygun olarak yapılmıştır.
1. Odaklanmış ultrason sürüş ekipmanı kurulumu
<ol><li>(1) ultrason dönüştürücünün girişini RF amplifikatörü çıkışına ve (2) RF amplifikatörün girişini fonksiyon jeneratörünün çıkışına bağlamak için 50 Ohm koaksiyel BNC kablosu kullanın.</li>
	<li>Fonksiyon üreteci modunu %1 görev döngüsü ile saniyede bir kez sinüzoid patlamas?...

Burada, MRI rehberliği ile ve MRI rehberliği olmadan intrakraniyal hedefleme için iki farklı dönüştürücü ve yöntem de dahil olmak üzere alternatif yaklaşımlarla mikrobubble destekli FUS BBB açılışına bir tezgah üstü yaklaşım tanımladık. Şu anda, laboratuvarda MRI destekli FUS BBB açıklığı oluşturmak için, kullanıcı dostu arayüzlerle son derece standartlaştırılmış ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlayan mükemmel kullanıma hazır cihazlar satın alma seçeneği vardır. Ancak, bir?...

Temel nörobilimdeki birçok keşfet rağmen, nörogelişimsel ve nörodejeneratif bozukluklar için ortaya çıkan tedavilerin sayısı nispeten sınırlı kalır1,2. Nörolojik bozukluklarda yer alan genlerin, moleküllerin ve hücresel devrelerin daha derin bir şekilde anlaşılması, mevcut tekniklerle insanlarda gerçekleşmez umut verici tedaviler önermektedir3. Etkili tedaviler genellikle beyin penetrable ve4,5 ,6,7,8olma ihtiyacı ile sınırlıdır. Bununla birlikte, belirli beyin bölgelerine lokalize ilaç teslimatının mevcut yöntemleri (örneğin, enjeksiyon veya kavun yoluyla doğum) invazivdir ve kafatasında bir açıklık yapılmasını gerektirir9. Bu ameliyatın invazivliği, insan beynine lokalize doğumun rutin kullanımını önler. Ek olarak, doku hasarı ve ortaya çıkan enflamatuar yanıtlar, intraserebral enjeksiyona dayanan temel ve preklinik çalışmalar için her yerde bulunan kafa karıştırıcıdır10. Ajanları kan beyin bariyeri (BBB) boyunca invaziv olarak teslim etme ve belirli beyin bölgelerine hedefleme yeteneği, nörolojik bozuklukların tedavileri üzerinde muazzam bir etkiye sahip olabilirken, aynı zamanda klinik öncesi araştırmalar için güçlü bir araştırma aracı sağlayabilir.
BBB genelinde minimum doku hasarı ile hedeflenen bir taşıma yöntemi, BBB 11, 12 , 13 , 14,15,16'yıodaklamak ve geçici olarak açmak için mikrobubbles ile birlikte transkraniyal odaklı ultrasondur (FUS). FUS BBB açılımı nörodejeneratif bozuklukların tedavisinde son zamanlarda ilgi gördü, nörotrofik faktörler 17 , 18 , 19 , gen tedavileri 20,21,22,antikorlar23,nörotransmitterler24ve nanopartiküller25 , 26,27,28,29 gibi beyin bölgelerini hedeflemek için terapötikleri lokalize ederek inme ve glioma . Geniş uygulama yelpazesi ve noninvaziv yapısıile 30,31, FUS BBB açıklığı rutin stereotaksik intrakraniyal enjeksiyonlara ideal bir alternatiftir. Ayrıca, insanlarda mevcut kullanımı nedeniyle30,32, bu tekniği kullanan preklinik araştırmalar son derece çevirisel olarak kabul edilebilir. Bununla birlikte, FUS BBB açılışı, erişilebilirlik eksikliği nedeniyle temel bilim ve preklinik araştırmalarda henüz yaygın bir teknik olmamıştır. Bu nedenle, bu tekniği kurmak isteyen laboratuvarlar için bir başlangıç noktası olarak FUS BBB açılışına tezgah üstü bir yaklaşım için ayrıntılı bir protokol sunuyoruz.
Bu çalışmalar ya yüksek güçlü hava destekli FUS spesifik ultrason dönüştürücü ya da düşük güçlü sönümlenmiş odaklanmış ultrasonik daldırma dönüştürücü ile yürütüldü. Dönüştürücüler, reaktif yükler için tasarlanmış bir RF güç amplifikatörü ve standart bir tezgah üstü fonksiyon jeneratörü tarafından tahrik edildi. Bu öğelerin ayrıntıları Malzeme Tablosu'nda bulunabilir.

<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

Stereotaksik cerrahi, kemirgen beynine lokalize ilaç ve gen iletimi için altın standarttır. Bu teknik, bir hedef beyin bölgesine hassas lokalizasyon ve hedef yan etkilerin azaltılması da dahil olmak üzere sistemik teslimata göre birçok avantaja sahiptir. Bununla birlikte, stereotaksik cerrahi, çevirisel etkinliğini sınırlayan, uzun iyileşme süreleri gerektiren ve birden fazla beyin bölgesini hedeflerken zorluklar sağlayan son derece invazivdir. Odaklanmış ultrason (FUS), milimetre büyüklüğündeki bölgelerde kan beyin bariyerini (BBB) geçici olarak açmak için dolaşımdaki mikrobubbles ile birlikte kullanılabilir. Bu, normalde BBB'den geçemeyen sistemik olarak teslim edilen ajanların intrakraniyal lokalizasyonuna izin verir. Bu teknik stereotaksik cerrahiye noninvaziv bir alternatif sağlar. Bununla birlikte, bugüne kadar bu teknik, ekipmana ve standart yöntemlere sınırlı erişim nedeniyle nörobilim laboratuvarlarında henüz yaygın olarak benimsenmemiştir. Bu protokolün genel amacı, FUS BBB açılışına (BBBO) uygun fiyatlı ve tekrarlanabilir ve bu nedenle herhangi bir laboratuvar tarafından kolayca benimsenebilecek bir tezgah üstü yaklaşım sağlamaktır.

Burada, mikrobubbles ile odaklanmış ultrasonun hem düşük güçlü daldırma dönüştürücüsü (Şekil 3) hem de FUS dönüştürücüsü ( Şekil4) ile yukarıda belirtilen parametreleri kullanarak lokalize BBB açıklığını teşvik edebileceğini gösteriyoruz. İlk olarak, erken deneylerde, düşük güçlü daldırma dönüştürücüsü bir beyin yarımküresine veya ön (Şekil 3b) veya medial(Ş...

Watch this Scientific Journal Video about A Benchtop Approach to the Location Specific Blood Brain Barrier Opening using Focused Ultrasound in a Rat Model at JoVE.com

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

Mikrobubble ajanları ile odaklanmış ultrason odaklama odak ve geçici kan beyin bariyeri açabilirsiniz. Bu teknik, kan beyin bariyeri boyunca çok çeşitli ajanlar sunmak için kullanılmıştır. Bu makale, MRI kılavuzu olsun veya olmadan kemirgen beynine lokalize teslimat için ayrıntılı bir protokol sağlar.

Bir Sıçan Modelinde Odaklanmış Ultrason Kullanarak Konuma Özgü Kan Beyin Bariyeri Açılışına Tezgah Üstü Yaklaşım

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Ultrasonik Kan-beyin bariyeri bozulması ve Manganez kontrastlı MRG kullanma İşlevsel beyin görüntüleme

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

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

Yetişkin Rat spesifik Beyin Alanlarının eksitotoksik Lezyon için Stereotaksik Cerrahi

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

Kan - beyin bariyerini bozulma iskemik inme, bir fare modeli Vivo içinde değerlendirilmesi

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

Ateş Ex Vivo sıçan beyin dilimleri kullanarak birincil olayları incelemek için alternatif bir yaklaşım

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

Bariyer geçişleri patojenler veya ilaçlar ve onların etkileşim beyin ile çalışmak için bir insan kan-beyin arabirim modeli

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

Kemirgenlerde Kan-Beyin Bariyeri Açıklığı için Yüksek Verimli Görüntü Destekli Stereotaktik Nöronavigasyon ve Odaklanmış Ultrason Sistemi

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

Tek Bir Kemirgen Beyin Örneklerinde İnme Sonrası Serebral Ödem, Enfarktüs Bölgesi ve Kan-Beyin Bariyeri Kırılımının Ölçülmesi

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

Beyin Yapılarını Hedeflemek ve Kemogenetik Nöromodülasyonu Değerlendirmek için Odaklanmış Ultrason Kaynaklı Kan-Beyin Bariyeri Açılması

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

Odaklanmış Taramalı Ultrason Kullanarak Antikorların Beyne Verilmesi

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

EcoHIV Beyin Enfeksiyonunun Bir Sıçan Modeli

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