هنا، نقوم بإظهار الرنين المغناطيسي (MR) الموجهة الحمل الحراري تعزيز التسليم (CED) من النواقل الفيروسية في القشرة كنهج فعال ومبسط لتحقيق التعبير البصري الجيني عبر المناطق القشرية الكبيرة في الدماغ macaque.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
هنا، نقوم بإظهار الرنين المغناطيسي (MR) الموجهة الحمل الحراري تعزيز التسليم (CED) من النواقل الفيروسية في القشرة كنهج فعال ومبسط لتحقيق التعبير البصري الجيني عبر المناطق القشرية الكبيرة في الدماغ macaque.
في الجينات البصرية غير البشرية (NHP)، غالباً ما تكون إصابة المناطق القشرية الكبيرة بالنواقل الفيروسية مهمة صعبة وتستغرق وقتاً طويلاً. هنا، نبرهن على استخدام الرنين المغناطيسي (MR) الموجهة الحمل الحراري تعزيز التسليم (CED) من ناقلات الفيروسية البصرية في الحسية الجسدية الأولية (S1) والمحرك (M1) القشرية من المكاك للحصول على كفاءة، والتعبير القشرية على نطاق واسع من قنوات أيون حساسة للضوء. تم حقن ناقلات الفيروسية المرتبطة بالغدينو (AAV) التي ترمز إلى أوبسين C1V1 المنصهر ة إلى بروتين فلوري أصفر (EYFP) في قشرة المكاك ريسوس تحت CED الموجهة بالرنين المغناطيسي. بعد ثلاثة أشهر من التسريب، أكد التصوير الفلورسنت مناطق كبيرة منالتعبير البصري (> 130 مم 2) في M1 و S1 في اثنين من المكاك. وعلاوة على ذلك، تمكنا من تسجيل استجابات موثوقة للفيزيولوجيا الكهربائية التي تثير الضوء من المناطق التي تعبر عن ذلك باستخدام صفائف الكورتيكوستيصور ية الدقيقة. في وقت لاحق التحليل النسيجي وتلطيخ المناعة ضد مراسل كشفت عن التعبير البصريات واسعة النطاق وكثيفة في M1 و S1 المقابلة للتوزيع المشار إليه من قبل التصوير الفلورسنت. هذه التقنية تمكننا من الحصول على التعبير عبر مناطق واسعة من القشرة في غضون فترة أقصر من الزمن مع الحد الأدنى من الضرر مقارنة مع التقنيات التقليدية ويمكن أن يكون النهج الأمثل للتسليم الفيروسي البصري في الحيوانات الكبيرة مثل NHPs. هذا النهج يدل على إمكانات كبيرة للتلاعب على مستوى الشبكة من الدوائر العصبية مع خصوصية من نوع الخلية في النماذج الحيوانية التطورية القريبة من البشر.
علم الوراثة البصرية هو أداة قوية تسمح بالتلاعب في النشاط العصبي ودراسة اتصالات الشبكة في الدماغ. تنفيذ هذه التقنية في الرئيسيات غير البشرية (NHPs) لديه القدرة على تعزيز فهمنا للحساب العصبي على نطاق واسع, الإدراك, والسلوك في الدماغ الرئيسيات. على الرغم من أن علم الوراثة البصرية قد نفذت بنجاح في NHPs في السنوات الأخيرة1،2،3،4،5،6،7،وهو التحدي الذي يواجه الباحثون تحقيق مستويات عالية من التعبير عبر مناطق الدماغ الكبيرة في هذه الحيوانات. هنا، نحن نقدم نهج فعال ومبسط لتحقيق مستويات عالية من التعبير البصري في جميع أنحاء مناطق واسعة من القشرة في المكاك. هذه التقنية لديها إمكانات كبيرة لتحسين الدراسات البصريات الحالية في هذه الحيوانات في تركيبة مع الدولة من بين الفن تسجيل8و9 والتحفيز البصري10 التكنولوجيات.
الحمل الحراري تعزيز التسليم (CED) هو وسيلة راسخة لتسليم العوامل الدوائية وغيرها من الجزيئات الكبيرة، بما في ذلك ناقلات الفيروسية، إلى الجهاز العصبي المركزي11،12،13. في حين أن طرق التسليم التقليدية تنطوي على ضخ اتّصال منخفض الحجم متعدد موزع ة عبر مناطق صغيرة من الدماغ، يمكن أن يحقق CED توزيعًا أوسع وأكثر تكافؤًا للعوامل مع عدد أقل من التسريبات. تدفق السوائل السائبة الناجمة عن الضغط (الحمل الحراري) أثناء التسريب يسمح بنقل الأنسجة المستهدفة على نطاق أوسع وبشكل موحد عند تقديم ناقلات الفيروسية مع CED. في الدراسات الحديثة، أظهرنا الانتراب واللاحقة التعبير الجيني لمساحات كبيرة من المحرك الأولي (M1) والحسية الجسدية (S1) القشرية9 والمهاد14 باستخدام الرنين المغناطيسي (MR) الموجهة CED.
هنا، نحن الخطوط العريضة لاستخدام CED لتحقيق التعبير البصري الوراثي عبر المناطق القشرية الكبيرة مع عدد قليل فقط من الحقن القشرية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد وافقت جامعة كاليفورنيا، لجنة الرعاية والاستخدام المؤسسية للحيوانية في سان فرانسيسكو، على جميع الإجراءات، وهي متوافقة مع دليل رعاية واستخدام الحيوانات المختبرية. تم تنفيذ الإجراء التالي باستخدام اثنين من الذكور البالغين rhesus macaques من 8 و 7 سنوات من العمر، وزنها 17.5 كجم و 16.5 كجم (القرد G والقرد J)، على التوالي.
ملاحظة: استخدم تقنيات العقيم القياسية لجميع العمليات الجراحية.
1. التصوير الأساسي
2. زرع غرفة متوافقة مع MR
3. تسليم ناقلات الفيروسية
4. MR- متوافق مع غرفة الإنتاج
5- إنتاج قنية مقاومة للارتجاع13
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
التسليم المعزز للتصوير الحراري (CED) تحت إرشادات التصوير بالرنين المغناطيسي
تم رصد انتشار ناقلات الفيروسية خلال ضخ CED تحت إشراف صور MR على الانترنت (الشكل3A). في هذه الدراسة، تم استهداف S1 و M1 من اثنين من الالقردة (الشكل3B). تم تقدير أحجام التوزيع ثلاثية الأبعاد في تحليل ما بعد مخصص للصور MR (الشكل3C)كما وصفها يزدان شاهمر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هنا، نحدد تقنية مجدية وفعالة لتحقيق التعبير البصري على نطاق واسع في القشرة الحسية الجسدية والحركية الأولية NHP من قبل التصوير بالرنين المغناطيسي الموجه. استخدام الرنين المغناطيسي الموجه MR يقدم مزايا كبيرة على الأساليب التقليدية للتسريب الفيروسي في الدماغ NHP. وتتمثل إحدى هذه المزايا في القدرة على التعبير عن العبرة في مناطق واسعة مع عدد أقل من التسريبات المطلوبة. على سبيل المثال، مع الأساليب التقليدية، حقن متعددة من 1-2 ميكرولتر منالتعبير العائد ناقلات في منطقة قطرها 2-3 ملم 1،
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
PNS لديها مصلحة مالية في Neuroink كورب، وهي الشركة التي تقوم بتطوير العلاجات السريرية باستخدام تحفيز الدماغ.
وقد تم دعم هذا العمل من قبل جمعية القلب الأمريكية زمالة ما بعد الدكتوراه (AY)، وكالة مشاريع البحوث المتقدمة الدفاع (DARPA) إعادة التنظيم واللدونة لتسريع الانتعاش الإصابة (REPAIR; N66001-10-C-2010)، R01. NS073940، ومن قبل مركز التصوير في علم الأعصاب UCSF. كما تم دعم هذا العمل من قبل معهد يونيس كينيدي شيفير الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية التابع للمعاهد الوطنية للصحة تحت جائزة رقم K12HD073945، ومركز واشنطن الوطني لبحوث الرئيسيات (WaNPCR، P51 OD010425)، و مركز تكنولوجيا الأعصاب (CNT، وهو مركز البحوث الهندسية للمؤسسة الوطنية للعلوم تحت منحة EEC-1028725). نشكر كاميلو دياز بوتيا، تيم هانسون، فيكتور خرازيا، دانيال سيلفرسميث، كارين ج. ماكلويد، جوليانا ميلاني، وبليكلي أندروز على مساعدتهم في التجارب ونان تيان، جيوي هي، بيتر ليدوكوبيتش، ميشيل ماهاربيز، وتوني هاون على المساعدة التقنية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.2 مل ارتفاع ضغط IV أنابيب | سميث الطبية Inc. ، دبلن ، أوهايو ، الولايات المتحدة الأمريكية | 533640 | |
| 0.32 مم معرف ، 0.43 مم OD أنابيب السيليكا | Polymicro Technologies | 1068150027 | |
| 0.45 مم معرف ، 0.76 مم OD أنابيب السيليكا | Polymicro Technologies | 1068150625 | |
| AAV2.5-CamKII-C1V1-EYFP | Penn Vector Core ، جامعة بنسلفانيا | ||
| ABS بلاستيك | ستراتاسيس ، مينيسوتا ، الولايات المتحدة الأمريكية | ABSplus-P430 | |
| شق مضادة للميكروبات | 3M | 6650EZ | Ioban |
| Drape Dental Acrylic | Henry Schein، Inc. | 1013117 | ربط الأكريليك |
| مصاعد | VWR International، LLC. | 10196-564 | مصعد Langenbeck ، |
| خياطة رفيعة | عريض McKesson Medical Surgical Inc. | 1034505 | |
| Gadoteridol | Prohance ، Bracco Diagnostics ، برينستون ، نيوجيرسي | 0270-1111-04 | |
| ليزر لتحفيز الضوء | Omicron-Laserage ، ألمانيا | PhoxX 488-60 | |
| MR متوافق مع 3 سم مكعب حقنة | هارفارد ، هوليستون ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية | 59-8377 | |
| MR Imaging | Pixmeo | OsiriX MD 10.0 | |
| MR متوافق مع مضخة | هارفارد ، هوليستون ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية | هارفارد دكتوراه 2000 | |
| متوافق مع MR إطار تجسيمي | KOPF | 1430M التصوير | |
| Perifix Clamp نمط القسطرة موصل | B-Braun ، بيت لحم ، بنسلفانيا ، الولايات المتحدة الأمريكية | N / A | |
| مسامير بلاستيكية | 1 | 0-80 × 1 / 8N | مسامير نايلون |
| مسامير التيتانيوم كريست | إنسترومنت كو.، إنك. | 6-YCX-0312 | مسامير العظام ذاتية التنصت |
| Trephine | GerMedUSA Inc ، | SKU: GV70-42 | |
| uPrinter SE طابعة ثلاثية الأبعاد | Stratasys ، MN ، الولايات المتحدة الأمريكية | N / A | |
| فيتامين E كبسولة | تغليف نقي ، ذ م م. | DE1 | |
| الجيلاتين الرطب المعقم القابل للامتصاص | شركة Pfizer Inc. | AZL0009034201 | جلفوم |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.