Livraison d'anticorps dans le cerveau murine via la livraison convection-améliorée

La barrière hémato-encéphalique (BBB) forme une frontière semi-perméable séparant le système nerveux central (SNC) de la circulation sanguine. Atteindre le SNC avec des traitements est cependant nécessaire dans le contexte de diverses maladies, comme les tumeurs cérébrales, la maladie d’Alzheimer (MA) ou la maladie de Parkinson (PD) entre autres¹. Cela devient important dans le développement de nouvelles thérapies, surtout si le médicament testé présente une faible perméabilité BBB ou son exposition systémique peut conduire à une toxicité dangereuse^1,2. Certains des anticorps cliniquement utilisés affichent ces deux caractéristiques. Une solution à ce problème serait de livrer la thérapeutique directement derrière le BBB.

L’accouchement enrichi par convection (DEC) est une technique neurochirurgicale permettant une perfusion efficace de grands volumes cérébraux. Ceci est réalisé en installant chirurgicalement un ou plusieurs cathéters dans la zone cible. Pendant l’application de drogue, un gradient de pression est formé à l’ouverture du cathéter, qui devient la force motrice de la dispersion d’infusate dans le tissu^3,4. C’est donc la durée de l’infusion et non les coefficients de diffusion qui déterminent la plage de perfusion^2,4,5. Ceci fournit la livraison uniforme de l’infusate au-dessus d’un volume de cerveau beaucoup plus grand comparé aux méthodes conventionnelles, de diffusion basée d’injection intracérébrale^2,6. Dans le même temps, cette modalité d’administration a un risque plus faible de lésions tissulaires². En conséquence, LE DEC peut permettre l’administration sûre et efficace des chimiothérapeutiques conventionnels pour le traitement des tumeurs de CNS, aussi bien que la livraison des agents immunomodulateurs ou des anticorps agonistiques et antagonistes dans une multitude d’autres désordres de CNS^{2 ,7,8,9}. CED est actuellement testé dans les thérapies de la maladie de Parkinson, la maladie d’Alzheimer, ainsi que le gliome de haute qualité^2,7,8^,10,11.

La conception du cathéter et le régime d’injection sont parmi les facteurs les plus importants influençant le résultat de CED ^{10,12,13,14,15,16}. En outre, il nécessite des propriétés physicochimiques spécifiques de l’infusate, y compris la taille modérée des particules, une charge anionique, et une faible affinité tissulaire ^10,17. Chacun de ces paramètres doit être potentiellement ajusté en fonction des caractéristiques histologiques de la région du cerveau pour être ciblé^2,10,17.

Ici nous décrivons la méthodologie pour exécuter CED d’une solution d’anticorps dans le putamen caudate (striatum) des souris. En outre, le protocole comprend la préparation de cathéters d’étape dans une configuration de laboratoire, les tester in vitro et effectuer le CED.

Il existe plusieurs conceptions de cathéter disponibles dans la littérature, différant par la forme de la canule, les matériaux utilisés et le nombre d’ouvertures de cathéter^{12,15,18,19,20 ,21,22}. Nous utilisons un cathéter d’étape fait d’un capillaire de silice fusionné dépassant 1 mm d’une aiguille en métal d’extrémité émoussée. Cette conception de cathéter peut être facilement fabriquée dans un laboratoire de recherche et donne de façon reproductible de bons résultats DEC une fois examiné in vitro avec des blocs d’agarose avec des paramètres physiques ressemblant au parenchyme cérébral in vivo^23.

De plus, nous mettons en œuvre un régime de rampe ment pour la livraison de 5 L d’infusate in vivo. Dans un tel protocole, le taux d’injection est augmenté de 0,2 L/min à un maximum de 0,8 L/min, minimisant ainsi les chances d’infuser le reflux le long du cathéter ainsi que le risque de lésions tissulaires¹⁶. En utilisant ce protocole, nous avons administré avec succès des souris avec jusqu’à 20 g d’anticorps dans 5 L de PBS au cours de 11 min 30 s.

Le protocole peut être facilement ajusté pour d’autres volumes de perfusion ou pour l’injection de diverses autres substances, par exemple chimiothérapeutiques, cytokines, particules virales ou liposomes^{2,10,14,18 ,22}. En cas d’utilisation d’infusate avec des propriétés physicochimiques radicalement différentes par rapport à une solution de saline tamponnée de phosphate (PBS) ou de liquide céphalo-rachidien artificiel (aCSF) d’anticorps, des étapes de validation supplémentaires sont recommandées. Pour l’assemblage, la validation et le CED du cathéter, nous décrivons toutes les étapes à l’aide d’un robot stéréotaxique avec une unité de forage et d’injection montée sur un cadre stéréotaxique régulier. Cette procédure peut également être effectuée avec un cadre stéréotaxique manuel relié à la pompe programmable de microinfusion qui peut conduire les microseringues en verre décrites.