Гетеротопическая слизистой Процедура прививку для прямого доставки лекарств в мозг у мышей
Summary
Модель мыши эндоскопической основания черепа реконструкции человеческого была разработана, что создает полупроницаемую интерфейс между мозгом и носа с использованием слизистой оболочки носа трансплантатов. Этот метод позволяет исследователей изучать доставку в центральной нервной системе высоких терапевтических молекулярной массой, которые в противном случае исключенных гематоэнцефалический барьер при системном введении.
Abstract
Доставка терапии в мозг препятствует присутствии гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), который ограничивает прохождение полярных и высокомолекулярных соединений из крови и в ткани головного мозга. Некоторые прямой успех доставка в людях было достигнуто с помощью имплантации транскраниальной катетеров; Однако этот метод является высоко инвазивными и связано с многочисленными осложнений. Менее инвазивные альтернативы можно было бы дозировать мозг через хирургически имплантированных, полупроницаемую мембрану, таких как слизистой оболочки носа, которая используется для ремонта основания черепа дефекты следующие эндоскопической трансназальной опухоли операции по удалению у человека. Передача Drug хотя эта мембрана будет эффективно обойти гематоэнцефалический барьер и диффундировать непосредственно в мозг и цереброспинальной жидкости. Вдохновленный этим подходом, хирургический подход у мышей была разработана, который использует мембраны донором перегородки слизистой насаждаемое над экстракраниального хирургического BBB дефекта. Эта модель, как было показано эффективноразрешить прохождение высокомолекулярных соединений в мозге. Поскольку многочисленные лекарств-кандидатов не способны пересекать ГЭБ, эта модель является ценным для выполнения доклинических испытаний новых методов лечения неврологических и психиатрических заболеваний.
Introduction
Лечение неврологических и психиатрических заболеваний сильно затруднено наличием гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), который предотвращает более 95% всех потенциальных фармацевтических средств от достижения на центральную нервную систему 1-3. Например, глиальных нейротрофического фактора (GDNF), как было показано быть эффективным при лечении болезни Паркинсона при введении непосредственно в мозг, однако не работает, если доставляется системно, поскольку она не может проникнуть через ВВВ 4-6.
Многочисленные подошел были разработаны, чтобы попытаться обойти эту проблему. Улучшение системной доставки neurotheraputics была продемонстрирована с помощью конъюгатов лекарственного средства, содержащего антитела селективные для транспортных белков, расположенных на эндотелия капилляров головного мозга; Однако этот метод не было показано, что применимо для широкого диапазона фармацевтических 7,8. Кроме того, осмотическое открытие BBB был использован клиникусоюзник, однако этот метод страдает от системного введения дозы лекарственного средства по сравнению с более прямой доставки к области мозга интереса 9. Существенные усилия были направлены на оптимизацию доставки трансназальные в надежде направленные непосредственно против мозг 10-12. Хотя некоторые успехи были достигнуты, убедительные результаты были только получены для препаратов, которые обладают эндогенные рецепторы, такие как инсулин 13,14. Кроме того, механизм доставки трансназальной был спорным с доказательств того, косвенное вступление в мозг через обонятельный поглощения нейронов или через кровь 11. Прямая, транскраниальная доставка с помощью имплантируемых катетеров была достигнута, но эта процедура является высоко инвазивными и связано с многочисленными осложнениями 15,16. На сегодняшний день нет вообще, минимально инвазивный метод, чтобы доставить высокомолекулярных соединений в мозг.
Представлен мышиным хирургическая процедурачто создает интерфейс с полупроницаемой мозга. Это достигается путем прививку на слизистой оболочке эксплантов 17 над хирургического дефекта в краниотомии мыши. С помощью этой процедуры было показано, что растворимые соединения до 500 кДа могут быть доставлены в центральную нервную систему (непосредственно в паренхиме головного мозга, а также в цереброспинальной жидкости) и в то время, и молекулярная масса зависимым образом 18. Это метод обхода через ГЭБ представляет собой модель для основания черепа дефектов ремонта в людях, которыми пользуется васкуляризированной слизистой трансплантатов для восстановления отверстия в черепе следующих трансназальной эндоскопической хирургии 19,20.
Protocol
Representative Results
Discussion
Самым сложным этапом процедуры, описанной в настоящем документе, успешная передача из мембраны адекватного размера слизистой на поверхность мозга. Этот шаг сделан значительно легче, если собирают носовой перегородки достаточно большой и убираются хорошо. Если брюшной участок перего?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование финансировалось Mcihael Дж. Фокс Фонд исследований 2011 Innovations Быстрого Реагирования Паркинсона Награды программы. Доноры не участвовал в разработке дизайна исследования, сбора и анализа данных, решение о публикации или подготовки рукописи.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| mice | Taconic | C57BL/6 | |
| Isoflurane | Piramal Healthcare | ||
| Student Fine Scissors | Fine Science Tools | 91461-11 | |
| pneumatic drill | MTI Dental | 333-CB | |
| drill bit | |||
| forcepts | Fine Science Tools | 91106-12 | |
| 0.9% Sodium Chloride Injection USP | Abbott Laboratories | 4925 | |
| Polystyrene Detri Dish | Fisher | 08-757-12 | for temporarily storing graft |
| Bead Sterilizer | Fine Science Tools | 18000-45 | |
| Oxygen/Isoflurane System | SurgiVet | V720100 | |
| Temperature Control System | Physitemp | TCAT-2LV | |
| Small Animal Stereotaxic Instrument | KOPF | Model 940 | |
| Eye Ointment | |||
| Electric shaver | |||
| Cotton-Tipped Applicators | Fisher | 23-400-106 | |
| 7.5% Provadone Iodine | Betadine surgical scrub | ||
| 70% Ethanol | |||
| Surgical Blade Stainless | Feather | 2976#10 | |
| Scalpel Handle – #3 | Fine Science Tools | 10003-12 | |
| 3% Hydogen Peroxide | for cleaning the skull | ||
| Vetbond Tissue Adhesive | 3M | 1469SB | |
| needles | Becton, Dickinson and Company | 305176 | needle tip cut off and used as well |
| syringes | Becton, Dickinson and Company | 309597 | |
| nitrile gloves | Denville Scientific Inc | G4162 | for well closure and protection of graft |
| 5-0 Nylon Suture Thread | |||
| Student Halsey Needle Holder | Fine Science Tools | 91201-13 | |
| cyanoacrylate adhesive | commecially available super glue | ||
| Dental Cement Kit, 1 lb, Pink Opaque | Stoelting | 51458 | |
| isobutane (2-methylbutane) | Aldrich | M32631 | for dry ice bath |
| dry ice |
References
- Cardoso, F. L., et al. Looking at the blood-brain barrier: Molecular anatomy and possible investigation approaches. Brain Res. Rev. 64, 328-363 (2010).
- Pardridge, W. M. Drug transport across the blood-brain barrier. J. Cereb. Blood Flow Metab. 32, 1959-1972 (2012).
- Chen, Y., Liu, L. Modern methods for delivery of drugs across the blood-brain barrier. Adv. Drug Deliv. Rev. 64, 640-665 (2012).
- Cheng, F. -. C., et al. Glial cell line-derived neurotrophic factor protects against 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)-induced neurotoxicity in C57BL/6 mice. Neurosci. Lett. 252, 87-90 (1998).
- Grondin, R., et al. controlled GDNF infusion promotes structural and functional recovery in advanced parkinsonian monkeys. Brain. 125, 2191-2201 (2002).
- Kirik, D., et al. Localized striatal delivery of GDNF as a treatment for Parkinson disease. Nat. Neurosci. 7, 105-110 (2004).
- Pardridge, W. M. Drug and gene targeting to the brain with molecular trojan horses. Nat. Rev. Drug Discov. 1, 131-139 (2002).
- Pardridge, W. M. Blood-brain barrier delivery of protein and non-viral gene therapeutics with molecular Trojan horses. J. Control. Release. 122, 345-348 (2007).
- Bellavance, M. -. A., et al. Recent advances in blood-brain barrier disruption as a CNS delivery strategy. AAPS J. 10, 166-177 (2008).
- Merkus, F. H. M., Berg, M. Can nasal drug delivery bypass the blood-brain barrier. Drugs R. D. 8, 133-144 (2007).
- Dhuria, S. V., et al. Intranasal delivery to the central nervous system: Mechanisms and experimental considerations. J. Pharm. Sci. 99, 1654-1673 (2010).
- Illum, L. Nasal drug delivery-possibilities, problems and solutions. J. Control. Release. 87, 187-198 (2003).
- Craft, S., et al. Intranasal insulin therapy for alzheimer disease and amnestic mild cognitive impairment: A pilot clinical trial. Arch. Neurol. 69, 29-38 (2012).
- Freiherr, J., et al. Intranasal insulin as a treatment for Alzheimer’s Disease: A review of basic research and clinical evidence. CNS Drugs. 27, 505-514 (2013).
- Gill, S. S., et al. Direct brain infusion of glial cell line-derived neurotrophic factor in Parkinson disease. Nat. Med. 9, 589-595 (2003).
- Love, S., et al. Glial cell line-derived neurotrophic factor induces neuronal sprouting in human brain. Nat. Med. 11, 703-704 (2005).
- Antunes, M. B., et al. Murine nasal septa for respiratory epithelial air-liquid interface cultures. BioTechniques. 43, 195-204 (2007).
- Bleier, B. S., et al. Permeabilization of the blood-brain barrier via mucosal engrafting: implications for drug delivery to the brain. PLoS ONE. 8, (2013).
- Bernal-Sprekelsen, M., et al. Closure of cerebrospinal fluid leaks prevents ascending bacterial meningitis. Rhinology. 43, 277-281 (2005).
- Bleier, B. S., et al. Laser-assisted cerebrospinal fluid leak repair: An animal model to test feasibility. Otolaryngol. Head Neck Surg. 137, 810-814 (2007).
