Die Zucht-, Pflege- und Versuchsverfahren wurden in Übereinstimmung mit dem UK Animals (Scientific Procedures) Act 1986 durchgeführt, der vom Innenministerium genehmigt wurde, und mit dem Präsidialdekret 56/2013 der Hellenischen Republik, das von den Tierschutz- und Ethikprüfungsgremien der Universitäten Cambridge und Patras sowie vom örtlichen Präfekturausschuss für Tierpflege und -verwendung genehmigt und geprüft wurde (Protokollnummer: 5675/39/18-01-2021). Es wurden männliche und weibliche Sprague-Dawley-, Wistar- und Long-Evans-Ratten mit einem Alter zwischen 2 und 4 Monaten und einem Körpergewicht zwischen 150 g und 250 g verwendet. Das Protokoll ist in Abbildung 1 grafisch zusammengefasst.
1. Zubereitung des Cocktails freisetzen
HINWEIS: Am Tag des Eingriffs frisch zubereiten und auf Eis aufbewahren. Die Mengen werden pro 2 μl verabreicht, die i.c.v. in jeden Seitenventrikel injiziert werden. Bereiten Sie zusätzlich 1 μl pro beabsichtigter Injektion vor.
- Bereiten Sie 0,5 μl 500 mU Neuraminidase aus Clostridium perfringens (Clostridium welchii) vor.
HINWEIS: Bewahren Sie dies als 1 U/μl in sterilem Wasser bei -20 °C verdünnt auf. Andere Arten von Neuraminidasen wurden nicht getestet.
- Bereiten Sie 1 μl mit 1 μg Integrin-β1-blockierendem Antikörper vor.
HINWEIS: Bei 4 °C lagern.
- Bereiten Sie 0,5 μl mit 0,5 μg basischem Fibroblasten-Wachstumsfaktor (rekombinantes humanes FGF-basisch) vor.
HINWEIS: Lagern Sie es als 1 μg/μl Brühe verdünnt in sterilem Wasser bei -20 °C.
2. Injektion des Freisetzungscocktails
HINWEIS: Der gesamte Vorgang kann innerhalb von 20 Minuten durchgeführt werden. Achten Sie darauf, die Operation unter aseptischen Bedingungen durchzuführen. Reinigen Sie alle Oberflächen mit einem Antiseptikum (z. B. 3 % oder 6 % Wasserstoffperoxid). Verwenden Sie autoklavierte oder leicht sterile Werkzeuge, Handschuhe, Kittel und Vorhänge.
- Betäubung des Versuchstieres durch Isofluran-Inhalation (2,5 % zur Induktion und 2 % zur Erhaltung). Bestätigen Sie die Tiefe der Anästhesie, indem Sie den Hornhautreflex, die Reaktion auf Reize (Kneiftest der Hintergliedmaßen und des Schwanzes) und die Art der Atmung überprüfen.
HINWEIS: Chirurgische Eingriffe können unter Vollnarkose durchgeführt werden, die durch intraperitoneal injizierbare Anästhesie (z. B. Ketamin [40 mg/kg] und Xylazin [10 mg/kg]) induziert wird. Die Tiefenanästhesie wurde durch die Überprüfung des Hornhautreflexes, der Reaktion auf Reize (Kneiftest der Hintergliedmaßen und des Schwanzes) und der Art der Atmung bestätigt.
- Analgesie subkutan verabreichen (z. B. 0,3 mg/ml Buprenorphin) nach Einleitung der Anästhesie.
- Montieren Sie die Ratte auf dem stereotaktischen Rahmen.
- Rasieren Sie das Fell des Kopfes mit einem Rasierer und reinigen Sie die Haut mit einem Antiseptikum, z. B. 10%iger Povidon-Jod-Lösung und dann Alkohol. Tragen Sie das Antiseptikum dreimal mit sterilen Wattestäbchen auf. Jedes Mal 3-5 s lang in kreisenden Bewegungen reiben. Tragen Sie Augensalbe auf, um Trockenheit vorzubeugen.
- Machen Sie mit einem sterilen Skalpell einen 2 cm langen Schnitt in die Kopfhaut entlang der Mittellinie.
- Reinigen Sie den Schädel sorgfältig mit sterilen Tupfern und steriler Kochsalzlösung.
- Identifizieren Sie das Bregma mit dem Rand der Nadel einer 10-μl-Hamilton-Spritze, die auf dem stereotaktischen Gerät montiert ist. Stellen Sie das Bregma auf "Punkt 0,0" ein.
ANMERKUNG: Das Bregma wird als Schnittpunkt zwischen der sagittalen und der koronalen Naht identifiziert. Weitere Details finden Sie im Rattenhirnatlas von Paxinos und Watson5.
- Bewegen Sie das Gerät auf die Koordinaten anterioposterior (AP) = 0,3 mm, lateral (L) = +1,2 mm (für die SWZ) oder AP = 1,5 mm, L = +2,0 mm (für die CC).
- Bohren Sie mit einem Dentalbohrer ein 1 mm dickes Gratloch.
HINWEIS: Achten Sie beim Bohren von Hand darauf, die kortikale Oberfläche nicht zu verletzen. Es ist nicht zu erwarten, dass die Blutung erheblich sein wird. Reinigen Sie jegliches Blut mit Kochsalzlösung und üben Sie Druck aus, um hartnäckigere Blutungen zu stoppen.
- Geben Sie 4 μl des Freisetzungscocktails in die 10 μl Hamilton-Spritze.
- Senken Sie die Nadel (vorzugsweise stumpfe oder konische Kante) der Hamilton-Spritze ab, um mit der Dura in Kontakt zu kommen.
- Stechen Sie die Nadel in der gewünschten Tiefe (D = 3,5 mm) ein.
HINWEIS: Gießen Sie Kochsalzlösung auf die Oberfläche der Dura, um das Gewebe mit Feuchtigkeit zu versorgen.
- 2 μl des Freisetzungscocktails mit einer Geschwindigkeit von 1 μl/min aufgießen.
- Lassen Sie die Nadel weitere 2 Minuten an Ort und Stelle, bevor Sie sie langsam entnehmen, um ein Auftauchen des Freisetzungscocktails zu vermeiden.
- Wiederholen Sie die Schritte 2.8-2.14 für die andere Hemisphäre bei den Koordinaten AP = 0,3 mm, L = -1,2 mm (für die SWZ) oder AP = 1,5 mm, L = -2,0 mm (für die CC).
- Vernähen Sie den Einschnitt mit 5-0 Nylon (Durchmesser 0,1 mm) und reinigen Sie den vernähten Bereich mit einem Antiseptikum.
- Nehmen Sie die Maske mit dem Betäubungsmittel ab und bringen Sie das Tier in den Überwachungsbereich nach der Operation.
HINWEIS: Die Erholung von der Anästhesie und die Aufrechterhaltung der Liegelage sollten innerhalb von 5-10 Minuten und die vollständige Erholung (normales Verhalten) innerhalb von 25 Minuten erfolgen.- Überwachen Sie genau die Erholung (lebhafte und ununterbrochene Bewegung, häufiger Zugang zu Wasser) in einem gut beheizten (24-25 °C), ruhigen Raum ohne Einstreu mit kleinen Partikeln, die die Atemwege blockieren können. Geben Sie das Tier erst dann in die Gesellschaft seiner Käfiggenossen (nicht in neue Tiere) zurück, wenn Sie die vollständige Genesung bestätigt haben.
- Überwachen Sie das Tier mindestens 48 Stunden nach der Operation in der Pflegeeinrichtung. Behandeln Sie Anzeichen von Schmerzen (Verstecken des Kopfes, abnormale Kopf- oder Körperhaltung, Überempfindlichkeit und Übererregbarkeit bei der Handhabung) durch Verabreichung einer Analgesie (z. B. 0,3 mg/ml Buprenorphin, subkutan). Weisen Sie Tiere mit verfärbtem oder aufgerichtetem Fell an den zuständigen Tierarzt über.
3. Flüssigbiopsie der Zerebrospinalflüssigkeit (CSF)
HINWEIS: Der gesamte Vorgang kann innerhalb von 10 Minuten durchgeführt werden. Die hier beschriebene Flüssigbiopsie wird 3 Tage nach der Injektion des Freisetzungscocktails durchgeführt, kann aber bei Bedarf auf genau die gleiche Weise durchgeführt werden. Achten Sie darauf, die Operation unter aseptischen Bedingungen durchzuführen. Reinigen Sie alle Oberflächen mit einem Antiseptikum (z. B. 3 % oder 6 % Wasserstoffperoxid). Verwenden Sie autoklavierte oder leicht sterile Werkzeuge, Handschuhe, Kittel und Vorhänge.
- Betäubung des Tieres durch Isofluran-Inhalation (2,5 % zur Induktion und 2 % zur Erhaltung). Bestätigen Sie die Tiefe der Anästhesie, indem Sie die Hornhaut überprüfen
Reflex, die Reaktion auf Reize (Kneiftest der hinteren Gliedmaßen und des Schwanzes) und die Art der Atmung.
HINWEIS: Die chirurgischen Eingriffe können unter Vollnarkose durchgeführt werden, die durch intraperitoneal injizierbare Anästhesie (z. B. Ketamin [40 mg/kg] und Xylazin [10 mg/kg]) induziert wird. Dies ist jedoch nicht ratsam, da das Verfahren kurz ist, insbesondere wenn Biopsien mehrmals an aufeinanderfolgenden Tagen durchgeführt werden.
- Analgesie subkutan verabreichen (z. B. 0,3 mg/ml Buprenorphin) nach Einleitung der Anästhesie.
- Montieren Sie das Versuchstier auf dem stereotaktischen Rahmen. Verwenden Sie Ohrbügel, um den Kopf zu fixieren, ohne die Drehbewegung nach vorne und hinten zu behindern.
- Stabilisieren Sie den Kopf in einem Winkel von 40° nach unten, damit eine gute Streckung des Nackens erreicht werden kann.
HINWEIS: Eine Möglichkeit, dies zu tun, ist die Verwendung der Mundleiste des Geräts6.
- Rasieren Sie das Fell im Nackenbereich mit einem Rasierer und reinigen Sie die Haut mit einem Antiseptikum, z. B. 10%iger Povidon-Jod-Lösung und anschließend Alkohol. Tragen Sie das Antiseptikum dreimal mit sterilen Wattestäbchen auf. Jedes Mal 3-5 s lang in kreisenden Bewegungen reiben.
- Suchen Sie mit der Fingerspitze den rautenförmigen deprimierbaren Bereich, der sich zwischen dem Hinterhauptsvorsprung und der Wirbelsäule des Atlas6 befindet.
- Zeichne eine Punktmarkierung (z.B. mit einem Marker).
- Befestigen Sie eine 1-ml- oder 0,5-ml-Spritze auf dem stereotaktischen Rahmen.
HINWEIS: Es ist ratsam, Spritzen mit nicht abnehmbaren Nadeln zu verwenden, da sie eine bessere Saugkraft erzeugen und weniger Totvolumen haben.
- Führen Sie die Nadel an die Kontaktstelle mit der Haut an der Punktmarkierung.
- Heben Sie die Haut mit einer Pinzette an, während Sie die Spritze durch die Hautschichten senken.
- Ziehen Sie den Kolben leicht an, um einen Unterdruck in der Spritze zu erzeugen.
- Beginnen Sie mit dem Eintauchen der Nadel sehr langsam, bis Flüssigkeit (CSF) in der Spritze erscheint.
- Setzen Sie die Nadel an dieser Position ab und lassen Sie den langsamen Fluss des Liquors zu.
HINWEIS: Die Nadel kann leicht abgesenkt oder angehoben werden, wenn der Liquorfluss sehr langsam ist.
- Beginnen Sie mit der Entnahme des Liquors langsam (in Schritten von 40 μl/min) bis zu 120 μl.
- Ziehen Sie die Spritze langsam heraus.
- Intraperitoneal 1 ml normales Serum verabreichen, um die Flüssigkeitsauffüllung des Versuchstieres zu unterstützen.
- Mischen Sie die Flüssigbiopsie (CSF) mit 400 μl NSC-Medium und halten Sie das Mikrozentrifugenröhrchen bis zur weiteren Verwendung bei 4 °C.
HINWEIS: Flüssigbiopsien sollten innerhalb von 3 h verarbeitet werden, wenn sie nicht eingefroren sind.
- Entfernen Sie die Maske, die das Betäubungsmittel liefert, und bringen Sie das Tier in den Überwachungsbereich nach der Operation.
HINWEIS: Die Erholung von der Anästhesie und die Aufrechterhaltung der Liegelage sollten innerhalb von 5-10 Minuten und die vollständige Erholung (normales Verhalten) innerhalb von 25 Minuten erfolgen.- Überwachen Sie genau die Erholung (lebhafte und ununterbrochene Bewegung, häufiger Zugang zu Wasser) in einem gut beheizten (24-25 °C), ruhigen Raum ohne Einstreu mit kleinen Partikeln, die die Atemwege blockieren können. Geben Sie das Tier erst dann in die Gesellschaft seiner Käfiggenossen (nicht in neue Tiere) zurück, wenn die vollständige Genesung bestätigt wurde.
- Überwachen Sie das Tier mindestens 48 Stunden nach der Operation in der Pflegeeinrichtung. Wenn Anzeichen von Schmerzen (Verstecken des Kopfes, abnorme Kopf- oder Körperhaltung, Überempfindlichkeit und Übererregbarkeit bei der Handhabung) beobachtet werden, ist eine Analgesie (z. B. 0,3 mg/ml Buprenorphin subkutan) zu verabreichen. Weisen Sie Tiere mit verfärbtem oder aufgerichtetem Fell an den zuständigen Tierarzt über.
4. Aufbereitung von Gewebe für die Immunfluoreszenz
- Euthanasie des Tieres durch intrakardiale Infusion von 20 ml eiskalter Kochsalzlösung, gefolgt von 50 ml eiskaltem 4%igem Paraformaldehyd (PFA; in phosphatgepufferter Kochsalzlösung [PBS] mit einem pH-Wert = 7,4).
- Sezieren Sie das Hirngewebe.
- Trennen Sie den Kopf mit einer Schere vom Körper, um einen Schnitt im Nackenbereich zu machen. Entfernen Sie mit der Schere die Haut und schneiden Sie dann den Schädelknochen entlang der sagittalen Mittellinie ab, wobei die Spitzen der Schere nach oben zeigen, um das Hirngewebe nicht zu beschädigen. Versuchen Sie, so viel wie möglich zu schneiden und dabei die koronale Mittellinie zu passieren.
- Verwenden Sie eine Pinzette, um die Knochen zu entfernen, beginnend mit dem supraokzipitalen und den Scheitelknochen und schließlich den Stirnknochen.
- Sobald das Hirngewebe freigelegt ist, heben Sie es mit der Zange oder einem Spatel aus dem Schädel. Um dies zu erleichtern, schneiden Sie die Nerven an der Basis des Gehirns und die Riechkolben durch, wenn Sie dies nicht wünschen.
- Fixieren Sie das Gewebe über Nacht in 2% PFA bei 4 °C.
- Schützen Sie das Gewebe in 30% Saccharose (in PBS) für mindestens 48 h bei 4 °C, bis das Gewebe zu Boden sinkt.
- Das Gewebe bei -80 °C einfrieren.
- Schneiden Sie das Hirngewebe mit einem Kryostaten in 14 μm dicke koronale Schnitte.
- Durchführung von Immunfluoreszenzfärbungen mit Standardprotokollen 3,7
- Die Schnitte werden mit Blockierungspuffer (3 % Rinderserumalbumin [BSA], 0,1 % Triton X-100, in PBS) für 2 h bei Raumtemperatur inkubiert.
- Antigengewinnung durchführen (15 min in 10 mM Citratpuffer kochen, pH = 6,0, in Gläsern).
HINWEIS: Dieser Schritt ist optional, aber für nukleäre Antigene erforderlich.
- Auf Raumtemperatur bringen und mit primären Antikörpern gegen saures Gliafibrillenprotein (GFAP), Doppelcortin (Dcx), S100β und β-Catenin (siehe Materialtabelle) in Blockierungspuffer über Nacht bei 4 °C inkubieren.
- Inkubieren Sie für 2 h mit sekundären Antikörpern in PBS mit 4',6-Diamidino-2-phenylindol (DAPI) zur nuklearen Gegenfärbung bei Raumtemperatur (siehe Materialtabelle).
- Montieren Sie die Deckgläser.
5. Prozessierung isolierter Zellen für die Immunfluoreszenz
- Die Zellen werden in mikroskopiekompatible 96-Well-Platten eingeteilt, die mit Poly-D-Lysin (100 μg/ml) beschichtet sind.
- Die Zellen 10 min in eiskaltem 2% PFA fixieren und 3x mit PBS waschen.
- Führen Sie die Immunfluoreszenz mit den Standardverfahren3,7 für PDGFRα, GFAP, Dcx, SOX2 und ID3 durch (siehe Materialtabelle).
- Halten Sie die Zellen in PBS + NaN3 (0,1%) bei 4 °C im Dunkeln.
6. Mikroskopie und Bildanalyse
- Nehmen Sie Bilder mit Epifluoreszenz- oder konfokaler Mikroskopie auf und führen Sie Zellzählungen mit Standard-Bildanalyse-Softwaretools wie Zellzählern durch.