Summary

중추 신경계에 대상 물질 전달을위한 마우스 미세 주입 기술<i>를 통해</i> 내부 경동맥

Published: January 31, 2017
doi:

Summary

The present protocol describes a mouse microsurgery infusion technique, which effectively delivers substances directly into the brain via the internal carotid artery.

Abstract

Animal models of central nervous system (CNS) diseases and, consequently, blood-brain barrier disruption diseases, require the delivery of exogenous substances into the brain. These exogenous substances may induce injurious impact or constitute therapeutic strategy. The most common delivery methods of exogenous substances into the brain are based on systemic deliveries, such as subcutaneous or intravenous routes. Although commonly used, these approaches have several limitations, including low delivery efficacy into the brain. In contrast, surgical methods that locally deliver substances into the CNS are more specific and prevent the uptake of the exogenous substances by other organs. Several surgical methods for CNS delivery are available; however, they tend to be very traumatic. Here, we describe a mouse infusion microsurgery technique, which effectively delivers substances into the brain via the internal carotid artery, with minimal trauma and no interference with normal CNS functionality.

Introduction

중추 신경계의 생체 내 모델 (CNS) 질환은 뇌에 이러한 약물, 병원균 또는 엑소 좀과 같은 외래 물질의 효과적인 전달을 필요로한다. 따라서, 이상적인 전달 방법은 동물에게 최소의 외상을 유발하는 신경 네트워크의 무결성을 유지하고, 뇌 높은 약물 농도를 달성한다.

지방 물질 전달의 여러 가지 수술 방법은 인트라 – 시스, 뇌내, 뇌 실내 주사 나 주입, 2, 3, 4, 5를 포함하여 기술되었다. 이러한 방법은 그러나, CNS 외상으로 간주하고, 관심 물질의 낮은 양의 관리를 허용한다. 또한, 외인성 물질이 빠르게 뇌척수액 (6)에 의해 제거 할 수 있다고 제안되어왔다 </s업> 및 상술 한 기술이 사용될 때 뇌 실질 저 투과 범위는 7 관찰되었다. 그들은 CNS에 물질 전달이 낮은 효과를 발휘하지만 경구, 폐, 피하, 정맥 내 경로 등의 전신 전달 방법은 흔히 다른 기관 (8), (9)의 흡수로 인해, 동물 모델에서 이용된다. 따라서, 전달 노선들은 부작용 및 독성이 10, 11의 위험을 증가 투여 물질의 높은 투여 량을 필요로한다.

여기서는 효과적으로 직접 내부 경동맥을 통해 뇌로 물질을 제공하는 마우스 미세 주입 기술을 설명한다. 중추 신경계에 대한 전달을 대상으로하는 것 외에도,이 기술은 정상적인 생리 장벽을 우회하므로 biologica에 매우 관련이없는뇌 내로 치료제 또는 병원체 통로 (L)에 관여 프로세스.

Protocol

다음 프로토콜에 관련된 절차는 마이애미 기관 동물 관리 및 사용위원회의 대학 (IACUC)에 의해 승인되었습니다. 또한, 모든 절차는 실험 동물 관리 국제 평가 및 인증 협회 (AAALAC)의 승인을 시설에서 진행되고있다. 외과 마우스 1. 준비 실험실 마취 시스템을 이용하여, 산소와 혼합하여 이소 플루 란 마취 마우스. 2 L에 %와 산소 흐름 4-5 사이에 설정에서 이소 플루 란을 …

Representative Results

여기에 설명 된 마우스 미세 주입 기술은 매우 다목적 뇌 전이의 형성 (1) (12)의 대표 모델에서 종양 세포의 전달을 포함하여 직접 뇌에 다른 물질을 전달하기 위해 사용되어왔다. 이 기술은 또한 CNS 다른 병원균의 병리학 적 양상을 평가하기에 적합하다. HIV 감염의 마우스 모델에서…

Discussion

여기에 설명 된 주입 미세는 본체 (1), (12)을 통해 원치 않는 확산을 방지 CNS에 다양한 생물학적 기능 외인성 물질을 전달하는 매우 성공적인 것으로 판명되었습니다. 혈액 – 뇌 장벽을 중단 여러 CNS 관련 질환의 병리학 적 특징이다; 따라서 혈뇌 장벽 외인성 물질의 관계를 평가하는 것은 매우 중요하고 흥미 롭다.

선물이 수술 모델…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We would like to thank Dr. Lei Chen (Icahn School of Medicine at Mount Sinai, NY) who first established the use of this model in our laboratory, and to Dr. Gretchen Wolff (German Cancer Research Center, Heidelberg, Germany) for disseminating the technique in our laboratory. Supported in part by HL126559, DA039576, MH098891, MH63022, MH072567, DA027569, and NSC 2015/17/B/NZ7/02985.

Materials

Anesthesia instrument Vetequip 901806
Surgical scissors Fine Science Tool 14558-09
Surgical forceps straight tip Fine Science Tool 00108-11
Surgical forceps angled tip Fine Science Tool 00109-11
Spring scissors Fine Science Tool 15000-08
Nylon suture Braintree Scientific SUT-S 104
Capillary tubing (Micro-Renathane 0.010” x 0.005” per ft.)  Braintree Scientific MRE01050
Closing suture VWR 95057-036
Isoflurane Piramal
2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride FisherScientific 50-121-8005

Referências

  1. Chen, L., Swartz, K. R., Toborek, M. Vessel microport technique for applications in cerebrovascular research. J Neurosci Res. 87 (7), 1718-1727 (2009).
  2. Frisella, W. A., et al. Intracranial injection of recombinant adeno-associated virus improves cognitive function in a murine model of mucopolysaccharidosis type VII. Mol Ther. 3 (3), 351-358 (2001).
  3. Wei, L., Erinjeri, J. P., Rovainen, C. M., Woolsey, T. A. Collateral growth and angiogenesis around cortical stroke. Stroke. 32 (9), 2179-2184 (2001).
  4. Wu, G., et al. Targeted delivery of methotrexate to epidermal growth factor receptor-positive brain tumors by means of cetuximab (IMC-C225) dendrimer bioconjugates. Mol Cancer Ther. 5 (1), 52-59 (2006).
  5. Pignataro, G., Studer, F. E., Wilz, A., Simon, R. P., Boison, D. Neuroprotection in ischemic mouse brain induced by stem cell-derived brain implants. J Cereb Blood Flow Metab. 27 (5), 919-927 (2007).
  6. Sugiyama, Y., Kusuhara, H., Suzuki, H. Kinetic and biochemical analysis of carrier-mediated efflux of drugs through the blood-brain and blood-cerebrospinal fluid barriers: importance in the drug delivery to the brain. J Control Release. 62 (1-2), 179-186 (1999).
  7. Pardridge, W. M. Drug and gene delivery to the brain: the vascular route. Neuron. 36 (4), 555-558 (2002).
  8. Vantyghem, S. A., Postenka, C. O., Chambers, A. F. Estrous cycle influences organ-specific metastasis of B16F10 melanoma cells. Cancer Res. 63 (16), 4763-4765 (2003).
  9. Huang, R. Q., et al. Efficient gene delivery targeted to the brain using a transferrin-conjugated polyethyleneglycol-modified polyamidoamine dendrimer. FASEB J. 21 (4), 1117-1125 (2007).
  10. Liu, R., Martuza, R. L., Rabkin, S. D. Intracarotid delivery of oncolytic HSV vector G47Delta to metastatic breast cancer in the brain. Gene Ther. 12 (8), 647-654 (2005).
  11. Kumar, P., et al. Transvascular delivery of small interfering RNA to the central nervous system. Nature. 448 (7149), 39-43 (2007).
  12. Wrobel, J. K., Wolff, G., Xiao, R., Power, R. F., Toborek, M. Dietary Selenium Supplementation Modulates Growth of Brain Metastatic Tumors and Changes the Expression of Adhesion Molecules in Brain Microvessels. Biol Trace Elem Res. , (2015).
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Leda, A. R., Dygert, L., Bertrand, L., Toborek, M. Mouse Microsurgery Infusion Technique for Targeted Substance Delivery into the CNS via the Internal Carotid Artery. J. Vis. Exp. (119), e54804, doi:10.3791/54804 (2017).

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