Доставка антител в мозг Мурин через конвекционно-увеличенную доставку

Гематоэнцефалический барьер (BBB) образует полупроницаемую границу, отделяющую центральную нервную систему (ЦНС) от кровообращения. Достижение ЦНС с терапевтическими, однако, необходимо в контексте различных заболеваний, как опухоли головного мозга, болезнь Альцгеймера (AD) или болезнь Паркинсона (PD) среди других¹. Это становится важным в разработке новых методов лечения, особенно если проверенный препарат проявляет плохую проницаемость BBB или его системное воздействие может привести к опасной токсичности^1,2. Некоторые из клинически используемых антител отображают обе эти особенности. Решение этой проблемы было бы доставить терапии непосредственно за BBB.

Конвекционные усовершенствованные роды (CED) – нейрохирургическая методика, позволяющая эффективно перфузить больших объемов мозга. Это достигается хирургическим путем установки одного или нескольких катетеров в целевой области. Во время применения препарата при открытии катетера образуется градиент давления, который становится движущей силой дисперсии инфузата в ткани^3,4. Таким образом, продолжительность инфузии, а не диффузионные коэффициенты определяют диапазон перфузии^2,4,5. Это обеспечивает равномерное доставки инфузата в течение гораздо большего объема мозга по сравнению с обычными, диффузии на основе методов внутримозговой инъекции^2,6. В то же время, эта модальность доставки имеет более низкий риск повреждения тканей². Соответственно, CED может обеспечить безопасное и эффективное введение обычных химиотерапевтических методов лечения опухолей ЦНС, а также доставку иммуномодулирующих средств или агонистических и антагонистических антител во множестве других расстройств ЦНС^{2 ,}7,^8,9. CED в настоящее время тестируется в терапии болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, а также полноценной глиомы^2,7,8,10,11.

Конструкция катетера и режим инъекций являются одними из наиболее важных факторов, влияющих на исход CED ^{10,12,13,14,15,16}. Кроме того, он требует специфических физико-химических свойств инфузата, включая умеренный размер частиц, анионический заряд и сродство низкой ткани ^10,17. Каждый из этих параметров должен быть потенциально скорректирован в соответствии с гистологическими особенностями области мозга, которые будут направлены^2,10,17.

Здесь мы описываем методологию для выполнения CED раствора антител в caudate putamen (striatum) мышей. Кроме того, протокол включает в себя подготовку ступенчатых катетеров в лабораторной установке, тестирование их в пробирке и выполнение CED.

Есть несколько конструкций катетера доступны в литературе, отличаясь по форме канюли, используемых материалов и количество катетер отверстия^{12,15,18,19,20 ,21,22}. Мы используем ступенчатый катетер из сросшёрного капилляра, выступающего на 1 мм от тупой металлической иглы. Этот катетер дизайн может быть легко изготовлены в исследовательской лаборатории и воспроизводимо дает хорошие результаты CED при тестировании в пробирке с агарозными блоками с физическими параметрами, напоминающими мозг parenchyma in vivo²³.

Кроме того, мы внедряем режим наращивания для доставки 5 зЛ инфусата in vivo. В таком протоколе скорость инъекций увеличивается с 0,2 л/мин до максимума 0,8 л/мин, тем самым сводя к минимуму вероятность инфузатного рефлюкса вдоль катетера, а также риск повреждения тканей¹⁶. Используя этот протокол, мы успешно вводили мышам до 20 мкг антител в 5 Л ПБС в течение 11 мин 30 с.

Протокол может быть легко скорректирован для других объемов инфузии или для инъекций различных других веществ, например, химиотерапевтических препаратов, цитокинов, вирусных частиц или липосом^{2,10,14,18 ,22}. В случае использования инфузата с кардинально различными физикохимическими свойствами по сравнению с фосфатным буферным сольником (PBS) или искусственным спинномозговой жидкостью (aCSF) раствором антител рекомендуется, рекомендуются дополнительные шаги проверки. Для сборки катетера, проверки и CED мы описываем все шаги с помощью стереотаксического робота с дрелью и инъекционным блоком, установленным на обычную стереотаксическую раму. Эта процедура также может быть выполнена с ручной стереотаксической рамой, подключенной к программируемому микроинфузионному насосу, который может управлять описанными стеклянными микросилиями.