الماوس المجهرية تسريب تقنية لالمستهدفة المواد تسليم في الجهاز العصبي المركزي<i> عبر</i> في الشريان السباتي الداخلي
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
في النماذج الحية من الجهاز العصبي المركزي (CNS) أمراض تتطلب التنفيذ الفعال للمواد الخارجية، مثل المخدرات، ومسببات الأمراض، أو exosomes، في الدماغ. ولذلك، ينبغي أن يسبب طريقة التسليم المثالي الحد الأدنى من الصدمة للحيوان، والحفاظ على سلامة الشبكة العصبية، وتحقيق تركيزات المواد عالية في الدماغ 1.
وقد وصفت العديد من الطرق الجراحية لتسليم مادة المحلي، بما في ذلك داخل غمد، داخل المخ، والحقن داخل البطين أو يزرع 2، 3، 4، 5. هذه الطرق، ومع ذلك، تعتبر الصدمة على الجهاز العصبي المركزي، وتسمح إدارة كميات منخفضة فقط من المواد المثيرة للاهتمام. وعلاوة على ذلك، فقد قيل أن المواد الخارجية يمكن إزالتها بسرعة عن طريق السائل النخاعي 6 </sتصل>، ولوحظ انخفاض مدى تغلغل في لحمة الدماغ 7 عندما تستخدم التقنيات المذكورة أعلاه. وتستخدم طرق التسليم النظامية، مثل الفم والرئة، تحت الجلد، وطرق الوريد، وهو الأكثر شيوعا في النماذج الحيوانية، على الرغم من أنها تظهر فعالية منخفضة في إيصال المواد إلى الجهاز العصبي المركزي، وذلك بسبب امتصاص من قبل الأجهزة الأخرى 8 و 9. وبالتالي، هذه المسارات التسليم تتطلب جرعات مرتفعة من المواد التي يديرها، وزيادة خطر الآثار الجانبية والسمية 10 و 11.
هنا، نحن تصف تقنية جراحة الماوس التسريب، والتي توفر بشكل فعال المواد مباشرة إلى الدماغ عن طريق الشريان السباتي الداخلي. بالإضافة إلى استهداف التسليم إلى الجهاز العصبي المركزي، وهذا الأسلوب لا تجاوز الحواجز الفيزيولوجية الطبيعية، وبالتالي يتصل اتصالا وثيقا البيولوجيةعمليات لتر المشاركين في مقاطع من العلاجات أو مسببات الأمراض في الدماغ.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد أثبت المجهرية ضخ الموصوفة هنا أن تكون ناجحة جدا في إيصال المواد الخارجية من مختلف الخصائص البيولوجية في الجهاز العصبي المركزي، ومنع نشر غير المرغوب فيها في جميع أنحاء الجسم 1، 12. تعطيل حاجز الدم في الدماغ هو سمة المرضية من العديد م?…
Disclosures
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 |
References
- Chen, L., Swartz, K. R., Toborek, M. Vessel microport technique for applications in cerebrovascular research. J Neurosci Res. 87 (7), 1718-1727 (2009).
- 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).
- Wei, L., Erinjeri, J. P., Rovainen, C. M., Woolsey, T. A. Collateral growth and angiogenesis around cortical stroke. Stroke. 32 (9), 2179-2184 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- Pardridge, W. M. Drug and gene delivery to the brain: the vascular route. Neuron. 36 (4), 555-558 (2002).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kumar, P., et al. Transvascular delivery of small interfering RNA to the central nervous system. Nature. 448 (7149), 39-43 (2007).
- 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).
