نقدم نهجا جديدا للفحص المجهري ثنائي الفوتون لتوصيل الورم لجسيمات أكسيد الحديد النانوية ذات العلامات الفلورية إلى الورم الأرومي الدبقي في نموذج الفأر.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
نقدم نهجا جديدا للفحص المجهري ثنائي الفوتون لتوصيل الورم لجسيمات أكسيد الحديد النانوية ذات العلامات الفلورية إلى الورم الأرومي الدبقي في نموذج الفأر.
يقتصر توصيل علاجات السرطان التي يتم إعطاؤها عن طريق الوريد إلى أورام المخ على الحاجز الدموي الدماغي. إن طريقة لتصوير تراكم وتوزيع الجزيئات الكبيرة بشكل مباشر في أورام المخ في الجسم الحي من شأنها أن تعزز بشكل كبير قدرتنا على فهم وتحسين توصيل الأدوية في النماذج قبل السريرية. يصف هذا البروتوكول طريقة للتتبع في الوقت الحقيقي في الجسم الحي للجسيمات النانوية الفلورية التي يتم إعطاؤها عن طريق الوريد باستخدام المجهر داخل الفوتون ثنائي الفوتون (2P-IVM) في نموذج فأر من الورم الأرومي الدبقي (GBM).
يحتوي البروتوكول على وصف متعدد الخطوات للإجراء ، بما في ذلك التخدير وتسكين التجارب ، وإنشاء نافذة الجمجمة ، وزرع خلايا GBM ، ووضع قضيب الرأس ، وإجراء دراسات 2P-IVM ، والرعاية بعد الجراحة لدراسات المتابعة طويلة الأجل. نعرض جلسات تصوير 2P-IVM التمثيلية وتحليل الصور ، ونفحص مزايا وعيوب هذه التقنية ، ونناقش التطبيقات المحتملة.
يمكن تعديل هذه الطريقة وتكييفها بسهولة لأسئلة بحثية مختلفة في مجال تصوير الدماغ قبل السريري في الجسم الحي .
الفحص المجهري ثنائي الفوتون داخل الجسم (2P-IVM) هو تقنية تصوير مضان تسمح بتصور الأنسجة الحية1.
تم تطوير 2P-IVM لأول مرة في تسعينيات القرن العشرين ، وقد استخدم في تحليل في الجسم الحي لشبكية العين2 ، والكلى3 ، والأمعاء الدقيقة4 ، والقوقعة5 ، والقلب6 ، والقصبة الهوائية7 ، والدماغ في مختلف النماذج قبل السريرية 8,9. في مجال علم الأعصاب ، اكتسب 2P-IVM أهمية كتقنية للتصوير في الوقت الفعلي للدماغ السليم في المستيقظة10 ، بالإضافة إلى دراسة أمراض الجهاز العصبي مثل مرض الزهايمر11 وباركنسون12 والورم الأرومي الدبقي (GBM) 13،14،15،16.
يقدم 2P-IVM حلا أنيقا لدراسة البيئة المكروية للورم أثناء تطوير GBM. بينما ركزت بعض الدراسات السابقة على النماذج في المختبر17 وخارج الجسم الحي 18 ، نفذ البعض الآخر نماذج orthotopic19 و xenotropic20 في الجسم الحي لفحص GBM. أجرى مادن وآخرون تصويرا أصليا لخط خلايا الورم الدبقي للفئران CNS-1 في نموذجفأر 13. باستخدام نموذج الفئران GL261-DsRed التقويمي ، أجرى Ricard et al. إعطاء الفلوروفور عن طريق الوريد لتعزيز الأوعية الدموية في منطقة الورم في 2P-IVM14.
هنا ، نطبق 2P-IVM لتتبع توصيل الورم لجسيمات أكسيد الحديد النانوية الموسومة بالفلورسنت (NP) في نموذج ماوس تقويم العظام من GBM. باستخدام نافذة الجمجمة ، تسمح لنا هذه الطريقة بدراسة التوزيع الزماني المكاني في الوقت الفعلي ل NPs في الدماغ بالتفصيل.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتوافق الإجراء الحيواني الموصوف في هذا البروتوكول مع متطلبات الفريق الإداري لرعاية المختبر (APLAC).
1. ثقافة الخلية
2. الجراحة
ملاحظة: يوصى بإجراء الجراحة من قبل باحثين ، حيث يكون شخص واحد مسؤولا عن تحضير الخلايا ، وخلط الأسمنت السني ، والمساعدة بشكل عام في الإجراء ، بينما يركز الشخص الثاني على البقاء معقما. إن وجود مناور ثان للمساعدة في الإجراء الجراحي يقلل بشكل كبير من احتمالية حدوث التلوث. اتباع أفضل الممارسات الجراحية من شأنه أن يقلل من فرص حدوث مضاعفات ما بعد الجراحة. يقدم الشكل 1 أ نظرة عامة على مكونات نافذة الجمجمة.
3. الشفاء بعد الجراحة ونمو الورم
4. تخليق الجسيمات النانوية
5. 2P-IVM
ملاحظة: بالنسبة لجلسات 2P-IVM ، تم استخدام مجهر Prairie Ultima IV مع مرحلة مخصصة (الشكل 2 وملف الترميز التكميلي 1) الذي يسمح بضبط موضع نافذة الجمجمة أفقيا وعموديا. واستخدمت برمجيات فيجي للتجهيز اللاحق وتحليل الصور. بهذه الطريقة ، يمكن ضبط شعاع الليزر لضرب الزجاج بزاوية 90 درجة ، مما يقلل من القطع الأثرية ويحسن جودة التصوير.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هنا ، أجرينا جراحة نافذة الجمجمة وقمنا بنقش خلايا C6 في نموذج ماوس NSG من GBM (n = 5). سيضمن الختم المناسب بين جميع المكونات المشاركة في إنشاء النافذة (الشكل 1 أ) متانة النوافذ للتصوير طويل المدى ، بالإضافة إلى تقليل الإصابة بالأمراض. باستخدام المرحلة التي تم تكييفها ل في الجسم الحي 2P-IVM (الشكل 2) ، يمكننا تصوير تحت التخدير لمدة تصل إلى ساعتين دون أي آثار حركة رئيسية. بعد حوالي 10 دقائق من التطبيق الوريدي للجسيمات النانوية في الفئران الحاملة ل GBM ، ي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
نقدم طريقة لتتبع NP في الوقت الفعلي في الجسم الحي باستخدام 2P-IVM من خلال نافذة الجمجمة لتقييم توصيل الورم لأكسيد الحديد NPs المسمى بالفلورسنت. تتطلب التقنية الجراحية لهذا الإجراء يدا ثابتة ومهارات جراحية تجريبية متقدمة. من المستحسن التدرب على استخدام الذبائح أو الأشباح قبل المضي قدما في تجربة الحية. كبديل ، نفذ Hoeferlin et al. مثقابا روبوتيا لتقليل الضرر الحراري ، وتقليل تقلب التقنية الجراحية ، وتوحيد الجراحة22.
يمثل حجم النافذة معلمة حرجة أخرى. ستمكن النافذة...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن أصحاب البلاغ أنه ليس لديهم تضارب في المصالح.
نود أن نشكر خدمة الفحص المجهري لعلم الأعصاب في ستانفورد وو تساي ، ومركز ستانفورد للابتكارات في التصوير في الجسم الحي (SCi3) - مركز تصوير الصغيرة ، ومنحة الأجهزة المشتركة NIH S10 (S10RR026917-01 ، PI Michael Moseley ، دكتوراه) ، ومرفق ستانفورد للتصوير قبل السريري في Porter Drive لتوفير المعدات والبنية التحتية لهذا المشروع. تم دعم هذا العمل بمنحة من المعهد الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية ، رقم المنحة R01HD103638. نود أن نشكر مجموعة شنيتزر ، جامعة ستانفورد. مختبر Zuo ، جامعة سانتا كروز ؛ ومختبر التصوير العصبي الوعائي ، مركز بوسطن الضوئي ، جامعة بوسطن ، لإجراء مناقشات تعليمية حول التصوير ثنائي الفوتون ونماذج نوافذ الجمجمة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| محلول ضخ كلوريد الصوديوم 0.9 | Baxter Corp | 533-JB1301P | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium | Invitrogen | 11965-092 | |
| 1 مل محاقن | BD | Luer-Lok ، REF309628 | |
| 10٪ ؛ FBS | ثيرمو فيشر | Cytiva SH30910.03HI | |
| 10٪ DMSO | Sigma-Aldrich | D8418-50ML | |
| 2-photon المجهر | تقنيات البراري ، | Prairie Ultima IV | |
| ، 70٪ | Medline Industries ، LP | MDS093810 | |
| الكحول ، زجاجة رذاذ | Decon Labs Inc | Decon SaniHol ، 04-355-122 | |
| رقائق الألومنيوم | رينولد براندز | رينولد التفاف رقائق الألومنيوم غير اللاصقة | |
| كينت ساينتفيك | MouseSTAT Jr. القوارض مقياس النبض | ||
| مضاد حيوي مضاد للفطريات (100x) ، سائل | Invitrogen | 15240-096 | |
| مستددات البيتادين | Professional Disposables International, Inc | S41125 | |
| خزعة لكمة ، 5 مم & nbsp ؛ | Miltex | Size 5 | |
| بوبرينورفين مستدام الإطلاق | Zoo Pharm | Bup SR Lab ، 1.0 مجم / مل | يمكن استخدام دواء عام بدلا من ذلك. |
| خط خلايا الورم الدبقي للفئران C6 | ATCC (مجموعة زراعة الأنسجة الأمريكية) | CCL-107 | |
| Cannulas | BD | 16 G ، 1.1 / 2 "، 30 جم ، 1" | |
| كاربروفين | فايزر | ريماديل ، 50 مجم / مل | يمكن استخدام دواء جنيس بدلا من ذلك. |
| سيفازولين | ساذب المستحضرات الصيدلانية | 25021-101-10 ، 1 جم / قارورة | يمكن استخدام دواء جنيس بدلا من ذلك. |
| مصفاة خلية ، 40 & ميكرو ؛ m | فيشر Scientific | 87711 | |
| قضيب طرف القطن ، 6 " | Dyad Medical Sourcing, LLC | HCS1005 | |
| Dental Cement | Stoelting Co | 51459 | مجموعة أسمنت الأسنان ، شفافة ، 2 مكونات |
| ديكساميثازون | Bimeda | 138RX ، 2 مجم / مل | يمكن استخدام دواء عام بدلا من ذلك. |
| DietGel | ClearH2O | Recovery, 72-06-502 | |
| Drape | الكاردينال هيلث | بيو شيلد التفاف | |
| الحفر | سايانغ مايكروتك | إسرافيت برو ، B08350 | |
| نصائح الحفر | هاجر & أمبير Meissinger GmbH | REF310104001001005 | الحجم 005 ، الولايات المتحدة 1/4 |
| برنامج تحليل التصوير FIJI | المعهد الوطني للصحة | https://imagej.net/software/fiji/ | |
| ملقط | فيشر Scientific | 13-812-41 | |
| وسادة شاش قطنية معقمة من الشاش فيشر هيلث كير ، 4 × 4 بوصة ، 22-415-469 | |||
| Gelfoam ؛ | شركة Ethicon Inc. | إسفنجة الجيلاتين القابلة للامتصاص بالرغوة الجراحية ، المرجع 1972 | |
| Germinator | سيلبوينت العلمية | Germinator 500 ، رقم 11688 | |
| أغطية زجاجية ، قطر 5 مم | Fisher Scientific | Menzel غطاء زجاج ؛ | |
| قفازات ، قفازات | مسحوق النتريل | قفازات | |
| Medline معقمة ، LP | MDS104070 | ||
| كريم إزالة الشعر | Church & دوايت | ناير لوشن مزيل الشعر | |
| حقنة هاميلتون | شركة هاميلتون | Inc Gastight # 1701 ، 10 & micro ؛ L | |
| HBSS بدون Ca ، Mg | Fisher Scientific | PI88284 | |
| رئيس بار | Hongway | 5 مم القطر الداخلي O-rings | |
| وسادة التدفئة | Stoelting Co. ؛ | مدفأة القوارض X2 | |
| محاقن الأنسولين | Exel International Medical Products | 29 جم × 1/2 & رئيس الوزراء ؛ | |
| جزيئات أكسيد الحديد النانوية | Covis Pharma GmbH | Feraheme ferumoxytol ، 510 مجم / 17 مل ، 59338077501 | |
| Isoflurane | Dechra | 26675-46-7 | |
| Mice | Jackson Laboratories | NSG ، سلالة 005557 | |
| مجهر (جراحة) | Seiler Medical | Seiler IQ Q-100-220 | |
| الجسيمات النانوية | المخصصة | جزيئات أكسيد الحديد النانوية (Ferumoxytol) المصنفة بمرهم الفلورسين إيزوثيوسيانات | |
| Ophtalmic | المستحضرات الصيدلانية الرئيسية | Lubrifresh P.M. مرهم ليلي ، 203964 | |
| غاز الأكسجين | ليند & شركة المعدات | أسطوانة فولاذية عالية الضغط K ، 249CF ، 2000PSIG ، CGA 540 | |
| أكواب | بلاستيكية Georgia-Pacirif Consumer | Dixie Part Cup ، 2 أونصة ، بلاستيك ، شفاف ، PK2400 | |
| أنابيب البولي إيثيلين | Braintree Scientific | 50-195-5494 | |
| مقياس | Ohaus Corp | CR2200 | |
| Scalpel | Integra Life Sciences Production Corp | Integra Miltex الفولاذ المقاوم | |
| فيشر Scientific | 13-804-18 | ||
| مانع التسرب | Henkel Corp | Loctite 4014 | |
| ثوب مختبر للاستخدام مرة واحدة | تحويلات عالية التقنية | 17-444-081 | |
| إطار تجسيمي | Stoelting Co. ؛ | أنظمة الترشيح العلوية لزجاجة الفراغ المعقمة القياسية | |
| TM Fisher Scientific | S2GPU05RE ، MilliporeSigma رقم: S2GPU05RE | ||
| صندوق الستايروفوم | N / A | N / A | |
| قفازات جراحية | الكاردينال هيلث | 19-163-108 | |
| الغراء الجراحي ، 3M Vetbond الأنسجة اللاصقة | 3M منتجات العناية بالحيوان | 1469SB | |
| الذيل كاثيثير الوريد | مخصص | يتكون من قنيتين 30 G متصلتين بأنابيب سيليكون ؛ | |
| TrypLE Express (1x) ، بدون فينول أحمر | Invitrogen | 12604-039 | |
| الأشعة فوق البنفسجية | الشعلة الربيع أشعة الشمس تكنولوجيا | Consciot |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.