プロトコルの目的は、脳内の非侵襲的な神経病変を産生するための方法を提供することです。この方法は、脳のパレンチマに循環神経毒を送達するために、一過性および焦点的な方法で血液脳関門を開くために磁気共鳴誘導集束超音波(MRgFUS)を利用する。
外科的介入は、特定のタイプの医学的に難治性の神経疾患を治療するのに非常に有効である。このアプローチは、てんかんや運動障害など、特定可能な神経回路が重要な役割を果たす障害に特に有用です。現在利用可能な外科的モダリティは、有効である一方で、一般的に侵襲的な外科的処置を伴い、非標的組織に外科的傷害をもたらす可能性がある。その結果、非侵襲的および神経毒性の両方である技術を含むように外科的アプローチの範囲を拡大することが価値があるだろう。
ここでは、非侵襲的な方法で脳内の神経細胞の焦点、病変を産生するための方法が提示される。このアプローチは、静脈内マイクロバブルと共に低強度の集中超音波を一過性および焦点を当てて血液脳関門(BBB)を一時的かつ局所的に開くことを利用する。一過性BBBの開口の期間は、その後、局所的に投与された神経毒を標的とする脳領域に送達するために利用される。神経毒キノリン酸(QA)は、通常BBB不透過性であり、腹腔内または静脈内に投与すると十分に許容される。しかし、QAが脳組織に直接アクセスすると、ニューロンに有毒です。この方法は、特定の脳領域を標的とするラットおよびマウスで使用されている。MRgFUSの直後に、BBBの開封成功が、コントラスト強化T1重み画像を用いて確認される。処置後、T2イメージングは、脳の標的領域に限定された傷害を示し、標的領域におけるニューロンの喪失は、組織学的技術を利用して死後に確認することができる。特に、QAではなく生理食動物を注射した動物はBBBの開封を示すが、ドットは傷害または神経喪失を示さない。この方法は、精密脳内非侵襲的誘導手術(PING)と呼び、神経回路の障害に関連する神経障害を治療するための非侵襲的アプローチを提供しうる。
この方法の目的は、脳の標的領域において非侵襲的な神経病変を産生する手段を提供することにある。このようなアプローチを開発するための根拠は、神経疾患に寄与する神経回路を切断することです。例えば、外科手術は、薬剤耐性てんかん(DRE)1のような特定の医学的に難治性の神経疾患の治療に非常に有効であり1得る。しかし、利用可能な外科的モダリティのそれぞれは、脳に望ましくない担保損傷を生み出すという点で限界を有する。伝統的な切除手術は、出血、感染、血栓、脳卒中、発作、脳の腫脹、および神経損傷のリスクを伴う非常に侵襲的であり得る2。低侵襲または非侵襲性である防除手術の代替手段には、レーザー間質熱療法および放射線手術が含まれ、DREにおける発作を抑制するのに有効であることが証明されている。最近では、高強度集中超音波(HIFU)によって産生される熱病変は、発作を減らすという約束を示している。HIFUは非侵襲的です。しかし、その治療ウィンドウは、頭蓋骨の近くに位置する非標的組織への熱損傷のリスクのために、現在、脳のより中央の領域に限定されています。このような制限にもかかわらず、手術の利点は、多くの場合、潜在的なリスクを上回る。例えば、DREの手術は副次的な脳損傷を引き起こす可能性がありますが、発作を抑制し、生活の質を向上させる有益な効果は、通常、外科的リスクよりも優勢です。
本明細書に記載される方法は、精密脳内非侵襲的誘導手術(PING)であり、副次的な脳損傷を制限しながら、神経回路を切断することを目的に開発された。この方法は、神経毒を送達するために、BBBを開くためにマイクロバブルの静脈注射と組み合わせた低強度の集中超音波を利用する。このアプローチは,、脳3、4、5、6、74,5,6に熱病変を生成せず、BBB開口部の期間は、脳のパレンチマにBBB不透過性化合物を提供するために利用することができる。37BBBの開口部は一過性であり、磁気共鳴画像法誘導を用いて標的化された方法で製造することができる。我々の研究では、BBB開口の期間は、ラットおよびマウス,8、9における脳のパレンチマの標的領域に循環神経毒を送達するために利用8されてきた。キノリン酸は、静脈内10、動脈内10、または腹腔内1088、9、11を静脈内投与すると十分に許容される神経毒である。,9,11QA毒性の欠如は、そのBBB透過性が悪いためであり、これは無視できる10であると報告されている。対照的に、脳のパレンチマへのQAの直接注入は、隣接する軸索12、13,13を惜しむ神経病変を生じる。このように、循環QAがBBB開口部の標的領域で脳のパレンチマにアクセスすると、神経死は88,99を産生する。本手法は、このように正確に標的化された非侵襲的な方法で、焦点ニューロンの損失を生じる。
PING法は、非侵襲的な標的ニューロン病変を生じるように設計されている。,この方法は、焦点を絞った超音波,3、4、5、6、74,5の3分野における研究の強力で成長基盤に由来する。67BBBの一時的な開口部を介して脳のparenchymaの特定の領域への焦点アクセスを提供する能力は?…
The authors have nothing to disclose.
著者らは、ルネ・ジャック・ロイがMRI分野における優れた技術サポートを行ったことを認めた。この研究は、国立衛生研究所(R01 NS102194からKSL、R01 CA217953-01からMW)、チェスター基金(KSL)、フォーカス超音波財団(KSLおよびJW)によって支援されました。
7T-ClinScan MRI System | Bruker Biospin, Ettinglen, Germany | MR Image Acquisition | |
Acoustic Gel | Litho CLEAR | 11-601 | High Viscosity Accoustic Transmission Gel |
DPX Mounting Medium | Electron Microscopy Sciences | 13512 | Resin Based Cover Glass Mountant |
Fluoro-Jade B | EDM Millipore | AG310 | High Affinity Stain For Degenerating Neurons |
Fluovac anesthetic adsorber | Harvard Apparatus | 34-0388 | Organic Anaesthesia Scavenger |
FUS System | Image Guided Therapy, Pessac, France | LabFUS | MR Compatible Small Animal Focused Ultrasound System |
Gadodiamide | GE Healthcare AS, Oslo, Norway | Omniscan | MR Contrast Agent |
Heparin | SAGENT | NDC2502140010 | Anti-Coagulant |
Hypodermic needle 30G x 1/2 | Becton-Dickinson | 26027 | Tail Vein Catheterization |
Insulin syringe 28G1/2 (1ml) | EXEL | 26027 | Administration of Injectables to Tail Vein Catheter |
Isofluorane atomizer | SurgiVet | VCT302 | Anaesthesia Administration |
Isoflurane | Henry Schein | NDC1169567762 | Anaesthesia |
KMnO4 | Sigma | 223468 | Reagent Used in Fluoro-Jade B Staining |
Microbubbles | Produced internally: A. Klibanov | 305106 | Blood Brain Barrier Disrupting Agent |
Microbubbles (commercial source) | Lantheus Medical Imaging, North Billerica, MA | Definity microbubbles | Blood Brain Barrier Disrupting Agent |
Monitoring & Gating System | Small Animal Instruments | Model 1030 | Respiration Monitoring |
Multisizer 3 Coulter counter | Beckman-Coulter, Hialeah, FL | Multisizer 3 | Used to Determine Average Size of Microbubbles |
Optixcare EYE LUBE | CLC MEDICA, Ontario, Canada | 11611 | Corneal Protectant-Eye Lube |
PE10 tubing | Becton-Dickinson | 427401 | Tail Vein Catheter Component |
Quinolinic Acid | Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX | CAS 89-00-9 | Neurotoxin |
Sprague-Dawley Rats | Taconic Biosciences | SD-M | Rat Model |
Syringe Pump | Carnegie Medicin | CMA 100 | Controlled Delivery of Quinolinic Acid |
Thermoguide Software | Image Guided Therapy, Pessac, France | Thermoguide | Drives Lab FUS System |
Tish Rats | In-house colony | Rat Model | |
Veet depilatory cream | Reckitt Benckiser | Removal of Scalp Hair |