固体ストレスの影響を測定するために、マウスの脳内のin vivo圧縮とイメージング

In vivo compression and imaging in mouse brain to measure the effects of solid stress.

• Hadi T Nia
• Meenal Datta
• Giorgio Seano
• Sue Zhang
• William W Ho
• Sylvie Roberge
• Peigen Huang
• Lance L Munn
• Rakesh K Jain

抄録

我々は最近、成長する腫瘍が周囲の脳組織に及ぼす固体の機械的な力をシミュレートし、腫瘍の物理的な影響と生物学的な影響を区別するin vivo圧縮装置を開発した。この装置は、私たちの知る限りでは、その種の最初のものであり、原発性腫瘍（例えば、膠芽腫）および転移性腫瘍（例えば、乳癌）からの小脳皮質上の圧縮力を再現することができ、髄芽腫や上衣腫などの腫瘍からの小脳上の圧縮力を再現することができます。我々は、通常、大脳皮質の制御された圧縮（急性または慢性）と減圧のための回転可能なネジを含むように、マウスの生体内イメージング研究に使用される標準的な透明な頭蓋窓を適応させた。この装置は、ネジが腫瘍成長誘導性固体応力を再現するために脳組織に対して漸進的に拡張されるように、数週間または数ヶ月にわたって圧縮された脳組織の縦方向のイメージングを可能にする。頭蓋窓は、従来から確立されている方法に従ってマウスの頭蓋骨に簡単に取り付けることができ、スクリュー機構は容易に内製することができる。インビボ圧縮頭蓋窓の構築と移植のための合計時間は1時間未満（マウス1匹あたり）です。この技術はまた、嚢胞や良性の成長を含む脳内の異常な固体腫瘤を呈する他の様々な疾患や障害を研究するために使用することができます。

We recently developed an in vivo compression device that simulates the solid mechanical forces exerted by a growing tumor on the surrounding brain tissue and delineates the physical versus biological effects of a tumor. This device, to our knowledge the first of its kind, can recapitulate the compressive forces on the cerebellar cortex from primary (e.g., glioblastoma) and metastatic (e.g., breast cancer) tumors, as well as on the cerebellum from tumors such as medulloblastoma and ependymoma. We adapted standard transparent cranial windows normally used for intravital imaging studies in mice to include a turnable screw for controlled compression (acute or chronic) and decompression of the cerebral cortex. The device enables longitudinal imaging of the compressed brain tissue over several weeks or months as the screw is progressively extended against the brain tissue to recapitulate tumor growth-induced solid stress. The cranial window can be simply installed on the mouse skull according to previously established methods, and the screw mechanism can be readily manufactured in-house. The total time for construction and implantation of the in vivo compressive cranial window is <1 h (per mouse). This technique can also be used to study a variety of other diseases or disorders that present with abnormal solid masses in the brain, including cysts and benign growths.