Blod-rygmarvsbarrieren er tæt bundet og har begrænset permeabilitet. Denne protokol giver forskere mulighed for sikkert og forbigående at åbne blod-rygmarvsbarrieren ved hjælp af mikrobobler og fokuseret ultralyd. Denne teknik gør det muligt at lokalisere åbning af blod-rygmarvsbarrieren til det målrettede rygmarvssegment.
Derudover kan forstyrrelsen let bekræftes via visuel observation eller fluorescerende mikroskopi. Denne protokol kan undersøges for dens potentiale til at forbedre leveringen af genterapier eller lægemidler til rygmarven til behandling af tumorer, atrofi eller skade. Meghana Bhimreddy demonstrerer proceduren.
En stjernelæge fra mit laboratorium, der dagligt bygger bro mellem teknik og medicin. Til at begynde med skal du erhverve et fokuseret ultralydstransducersystem med specifikationer, der er tilstrækkelige til at opnå blod-rygmarvsbarriere eller BSCB-åbninger hos rotter. Fastgør den 3D-printede sondeholder og vandkegle på transduceren.
Sørg for, at der er en vandtæt forsegling mellem keglen og transduceren. Fastgør den steriliserede, 50 mikron tykke, akustisk gennemsigtige polyestermembran til bunden af vandkeglen ved hjælp af et gummibånd. Fyld vandkeglen med afgasset og deioniseret vand ved hjælp af indløbs- og udløbsrørene.
Undgå luftbobler inde i keglen, da de kan forstyrre akustisk kobling mellem transduceren og målet. På dette stadium bør Mylar-membranen være lidt oppustet. Tilslut drivudstyret, der indeholder bølgegeneratoren og radiofrekvensdrevforstærkeren, til transduceren.
Fastgør den stereotaktiske arm til fikseringspladen, og fastgør sondeholderen til armen. Optag vægten af en bedøvet Sprague-Dawley hunrotte, og udfør en tå- og haleklemmetest for at bekræfte anæstesi. Anbring en varmepude og steril absorberende pude på fikseringspladen.
Placer rotten på den absorberende pude. Påfør øjensalve og læg et rektalt termometer for at overvåge kropstemperaturen. Palperer rottens sidste ribben, som er fastgjort til rygsøjlen ved den 13. brysthvirvel.
Brug en elektrisk barbermaskine til at barbere pelsen af rygoverfladen mellem den sidste ribben og halsen. Tør den udsatte hud med gasbind dyppet i 10% iodopovidon. Opret et midterlinjesnit ved hjælp af irissaks og disseker gennem fasciaen, indtil de spinøse processer og lamina er udsat.
Fjern knoglen med forskudte knoglenippere og vinklet bladirissaks, indtil rygmarven er udsat. Fastgør rotten til fikseringspladen ved at klemme de spinøse processer ved siden af laminektomien. Træk derefter let i klemmerne for at gøre rygsøjlen stram.
Juster transducerens position med den stereotaktiske arm, indtil den er placeret nøjagtigt over laminektomien. Fastgør laserapparatet til bunden af vandkeglen, og sænk det, indtil laserpunktet er synligt. Juster derefter transducerens laterale position, indtil laserpunktet er over målstedet for BSCB-forstyrrelse.
Fjern laserapparatet og fyld mellemrummet mellem keglen og rygmarven med afgasset ultralydgel uden at indføre luftbobler. Indstil parametrene for sonikering på transducerens effektudgang. Forbered en mikrobobleopløsning i henhold til producentens anvisninger.
For at øge chancerne for vellykket halevenekateterisering skal du dyppe halen i varmt vand og placere en turnering i bunden af halen for at forstørre venernes diameter. Indsæt derefter et 22 gauge halevenekateter og skyl med 0,2 ml hepariniseret saltvand. Injicer en milliliter pr. kg 3% Evans Blue Dye eller EBD i kateteret.
Skyl derefter kateteret med 0,2 ml hepariniseret saltvand. Bekræft den vellykkede halevenekateterisering ved at kontrollere for blå farveændring i rottens hud, øjne eller rygmarv. Injicer 0,2 ml bolus af mikrobobler i kateteret og skyl med hepariniseret saltvand, inden sonikering påbegyndes.
Efter aflivning af rotten skal du fjerne rygmarven og placere den i 4% paraformaldehyd ved fire grader Celsius natten over. Den følgende dag erstattes paraformaldehyd med PBS. For at visualisere BSCB-forstyrrelse skal du isolere en to centimeter sektion omkring placeringen af sonikering ved hjælp af et barberblad.
Opdel sektionen i 10 mikron tykke sektioner ved hjælp af et mikrotomt og plet med hæmatoxylin eosin plet. Til fluorescensmikroskopi afparaffiniseres diaset, der indeholder rygmarvssektionen, og modpletter med 25 mikroliter DAPI opløst i monteringsmediet. Inkuber sektionerne ved fire grader celsius i 10 minutter i mørke for at forhindre blegning.
Efter inkubation skal du bruge et fluorescerende mikroskop til at afbilde alle diasene. Billede hæmatoxylin og eosin farvet dias ved hjælp af et lysmikroskop. Rygmarvsvaskulaturen er synlig efter laminektomi og viser den bageste rygmarvsvene med flere mindre kar, der udstråler sideværts.
Efter intravenøs injektion af EBD fremstod den omgivende vævs- og rygmarvsvaskulatur blå. Efter sonikering bliver en blå plet synlig over den målrettede placering, hvilket indikerer ekstravasation af EBD i det hvide parenchyma på grund af BSCB-forstyrrelse. Udskåret rygmarv fra rotter med lav intensitet fokuseret ultralyd, eller LIFU sonikering, bekræftede tilsyneladende ekstravasation af EBD i rygmarven.
Mens negative kontrollerede rotter uden LIFU-behandling ikke viste EBD-ekstravasation. Rygmarv med LIFU-sonikering viste signifikant større intensitet af EBD-autofluorescens end ledninger, der ikke modtog sonikering. Med lignende intensiteter af DAPI til stede i begge.
Hæmatoxylin og eosin analyse afslørede ingen neuronal skade, blødning, eller hulrum læsioner i sonikerede steder. Eksempler på skadede ledninger på grund af kirurgisk fejlhåndtering og højdrevet sonikering vises som en sammenligning. Hos rotter, der modtog mikrobobler og LIFU-behandling, blev der ikke observeret nogen ændring i motorisk score, præ-sonikering, post-sonikering og i løbet af en fem dages overlevelsesperiode.
Minimale ændringer i rygmarvstemperaturen blev observeret før, under og efter sonikeringsanalyse. Det er vigtigt at begrænse kirurgisk skade på ledningen under laminektomi. Visualisering af H- og E-farvede sektioner med mikroskopi vil indikere, om der er sket skade.
Efter forstyrrelse af blod-rygmarvsbarrieren ved hjælp af fokusultralyd kan dyr injiceres med antineoplastiske midler eller genterapier. Resultatet vil afgøre, om denne teknik kan forbedre leveringen af terapi og forlænge overlevelsen i forbindelse med rygmarvspatologi.