כאן, אנו מדגימים תהודה מגנטית (MR)-הסעה מודרך משופרת משלוח (משופר) של וקטורים ויראלי לתוך קליפת המוח כגישה יעילה ומפושטת להשגת ביטוי אלקטרואופטיקה על פני אזורים קורטיקליים גדולים במוחו של מקוק.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן, אנו מדגימים תהודה מגנטית (MR)-הסעה מודרך משופרת משלוח (משופר) של וקטורים ויראלי לתוך קליפת המוח כגישה יעילה ומפושטת להשגת ביטוי אלקטרואופטיקה על פני אזורים קורטיקליים גדולים במוחו של מקוק.
בפרימטים שאינם אנושיים (NHP) אלקטרואופטיקה, הדבקת אזורים קורטיקליים גדולים עם וקטורים ויראליות היא לעתים קרובות משימה קשה זמן רב. כאן, אנו מדגימים את השימוש של תהודה מגנטית (MR)-הסעה מודרך משופר משלוח (למעלה) של אלקטרואופטיקה וקטורים ויראלי לתוך המגע הראשוני (S1) ו מנוע (M1) ממדקים של קופי לקבל יעיל, ביטוי קליפת המין הנרחב של ערוצי יונים רגישים לאור. Adeno-הקשורים ויראלי (aav) וקטורים קידוד האדום העביר אופסין C1V1 התמזגו חלבון פלורסנט צהוב (eyfp) הוזרקו לתוך קליפת התוכי רזוס ques תחת MR-מונחה על. שלושה חודשים פוסט אינפוזיה, הדמיה אפיפלורנטית אישר אזורים גדולים של ביטוי אלקטרואופטיקה (> 130 מ"מ2) ב M1 ו S1 בשני מקופי. יתר על כן, הצלחנו להקליט אמין אור מעורר התגובות האלקטרופיזיולוגיה מאזורי הביטוי באמצעות מיקרו-electrocorticographic מערכים. ניתוח היסטולוגית מאוחר יותר וכנגד העיתונאי חשף ביטוי אופגנטי נרחב וצפוף ב-M1 ו-S1 המתאימים להפצה המצוינת על ידי הדמיה אפיפלורנטית. טכניקה זו מאפשרת לנו להשיג ביטוי על פני אזורים גדולים של קליפת המוח בתוך תקופה קצרה יותר של זמן עם נזק מינימלי לעומת טכניקות מסורתיות והוא יכול להיות גישה אופטימלית עבור אלקטרואופטיקה משלוח נגיפי בעלי חיים גדולים כגון NHPs. גישה זו ממחישה פוטנציאל רב לתפעול ברמת הרשת של מעגלים עצביים עם ספציפיות לסוג התא במודלים של בעלי חיים הקרובים ביותר לבני אדם.
אלקטרואופטיקה היא כלי רב עוצמה המאפשר מניפולציה של פעילות עצבית וחקר חיבורי הרשת במוח. יישום טכניקה זו בפרימטים לא אנושיים (NHPs) יש את הפוטנציאל לשפר את הבנתנו את ההבנה שלנו של חישוביות עצבית בקנה מידה גדול, קוגניציה והתנהגות במוח הפרימטים. למרות אלקטרואופטיקה יושמה בהצלחה nhps בשנים האחרונות1,2,3,4,5,6,7, אתגר כי פנים החוקרים משיג רמות גבוהות של ביטוי על פני אזורי מוח גדולים בבעלי חיים אלה. כאן, אנו מספקים גישה יעילה ופשוטה כדי להשיג רמות גבוהות של ביטוי אלקטרואופטיקה על פני אזורים גדולים של קליפת המוח בקופי. טכניקה זו יש פוטנציאל גדול לשפר את המחקרים אלקטרואופטיקה הנוכחי בבעלי חיים אלה בשילוב עם הקלטת המדינה האמנות8,9 ו גירוי אופטי10 טכנולוגיות.
הסעה משופרת משלוח (למעלה) היא שיטה הוקמה של משלוח של סוכני תרופתי ומולקולות גדולות אחרות, כולל וקטורים ויראלי, למערכת העצבים המרכזית11,12,13. בעוד שיטות המסירה המקובלת כרוכות במספר חליטות של נפח נמוך מספר מפוזרים על פני אזורים קטנים במוח, משרד הרישוי יכול להשיג הפצה רחבה יותר ואפילו יותר של הסוכן עם פחות חליטות. זרימת נוזל בצובר מונחה לחץ (הסעה) במהלך האינפוזיה מאפשר התמרה נרחבת יותר ואחידה מופץ של רקמת היעד בעת אספקת וקטורים ויראלי עם לח. במחקרים שנעשו לאחרונה, הדגמנו את התמרה ואת הביטוי האופגנטי העוקב של אזורים גדולים של מנוע ראשי (M1) והסוחושי (S1) הקורמיתיים9 ו תלמוס14 באמצעות תהודה מגנטית (MR)-מונחה.
כאן, אנו מתווה את השימוש ב-, כדי להשיג ביטוי אלקטרואופטיקה על פני אזורים קורטיקליים גדולים עם רק כמה זריקות קורטיקלית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים אושרו על ידי אוניברסיטת קליפורניה, סן פרנסיסקו מוסדיים טיפול בעלי חיים הוועדה השימוש (IACUC) והם תואמים את המדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה. ההליך הבא נעשה באמצעות שני רזוס קופי מבוגר הזכר של 8 ו 7 שנים של גיל, במשקל 17.5 ק"ג ו 16.5 ק"ג (קוף G ו-J קוף), בהתאמה.
הערה: השתמש בטכניקות התקן אספטי עבור כל ההליכים כירורגי.
1. הדמיה בסיסית
2. MR-השתלת הקאמרית התואמת
3. משלוח וקטורי נגיפי
4. הפקה קאמרית מותאמת לMR
5. הפקת צינורית עמיד בפני הריפלוקס13
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הסעה משופרת משלוח (לח) תחת הדרכה MRI
התפשטות של וקטור ויראלי היה מפוקח במהלך עירוי מתחת להדרכה של תמונות MR באינטרנט (איור 3A). במחקר זה, S1 ו M1 של שני קופים היו ממוקדות (איור 3B). אמצעי ההפצה התלת-ממדיים הוערכנו בניתוח שלאחר-הוק של תמונות MR (איור 3C) כפי שמתואר על ידי yazdan-שאהמוראד ואח '. 20169,...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן, אנו מתווה טכניקה אפשרית ויעילה להשגת ביטוי האופגנטי בקנה מידה גדול ב-NHP המוח העיקרי של התפקוד המוטורי וקליפת המנוע של MR-מונחה. השימוש MR-מונחה מציג יתרונות משמעותיים על שיטות מסורתיות של עירוי ויראלי במוח NHP. יתרון אחד כזה הוא היכולת להשיג ביטוי על פני אזורים גדולים ובעלי חליטות פחות נדרשות. למשל, עם שיטות קונבנציונליות, זריקות מרובות של 1-2 μl של ביטוי תשואה וקטורית באזור בקוטר 2-3 מ"מ1,2,5,...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
להיקפית יש אינטרס פיננסי בחברת נוירולינק, חברה המפתחת טיפולים קליניים באמצעות גירוי מוחי.
עבודה זו נתמכת על ידי האגודה האמריקנית למחקר בתר-דוקטורט (AY), הגנה מתקדמים מחקר פרויקטים הסוכנות (DARPA) התארגנות ופלסטיות כדי להאיץ שחזור פציעה (תיקון; N66001-10-C-2010), R01. NS073940, ועל ידי המרכז לדימות מדעי המוח. עבודה זו נתמכת גם על ידי המכון הלאומי של יוניס קנדי רעד של בריאות הילד & התפתחות האדם של המכון הלאומי לבריאות תחת הפרס מספר K12HD073945, המרכז הלאומי לחקר הפרימטים של וושינגטון (WaNPCR, וסטנג p51 OD010425), ו המרכז למדעי המוח (CNT, מרכז המדע הלאומי לחקר הנדסת בסיס במסגרת גרנט EEC-1028725). אנו מודים לקאמילו דיאז-בוטיה, טים הנסון, ויקטור ח'אזייה, דניאל סילברסמית ', קארן ג'יי מקלאוד, ג'וליאנה, ובלייקלי אנדרוס על עזרתם בניסויים ובנאן טיאן, ג'יווי הוא, פיטר לדוצ'ניש, מישל מהריביז, וטוני האון לעזרה טכנית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.2 מ"ל צינורות IV בלחץ גבוה | Smiths Medical Inc., דבלין, אוהיו, ארה"ב | 533640 | |
| 0.32 מ"מ ID, 0.43 מ"מ OD צינורות סיליקה | Polymicro Technologies | 1068150027 | |
| 0.45 מ"מ ID, 0.76 מ"מ OD צינורות סיליקה | Polymicro Technologies | 1068150625 | |
| AAV2.5-CamKII-C1V1-EYFP | Penn Vector Core, אוניברסיטת פנסילבניה | ||
| ABS פלסטיק | Stratasys, מינסוטה, ארה"ב | ABSplus-P430 | |
| וילון חתך אנטי מיקרוביאלי | 3M | 6650EZ | Ioban וילון |
| שיניים אקריליק | הנרי שיין, בע"מ | 1013117 | מעליות סוכן מליטה אקרילי |
| VWR International, LLC. | 10196-564 | מעלית לנגנבק, | |
| תפר עדין | McKesson Medical-Surgical Inc. | ||
| Gadoteridol | Prohance, Bracco Diagnostics, פרינסטון, ניו ג'רזי | 0270-1111-04 | |
| לייזר לגירוי אור | Omicron-Laserage, גרמניה | PhoxX 488-60 | |
| MR תואם מזרק 3 סמ"ק | מכשיר הרווארד, הוליסטון, MA, ארה"ב | 59-8377 | |
| MR תוכנת הדמיה | Pixmeo | OsiriX MD 10.0 | |
| MR תואם משאבה | מנגנון הרווארד, הוליסטון, MA, ארה"ב | הרווארד PHD 2000 | |
| מסגרת סטריאוטקסית תואמת MR | KOPF | 1430M MRI | |
| פריפיקס מהדק מחבר קטטר | בסגנון B-Braun, בית לחם, PA, ארה" | ב N/A | |
| ברגי פלסטיק | פלסטיק 1 | 0-80 x 1/8N | ברגי ניילון |
| ברגי טיטניום Crist | Instrument Co., Inc. | 6-YCX-0312 | ברגי עצם הקשה עצמית |
| Trephine | GerMedUSA Inc, | מק"ט: GV70-42 | |
| uPrinter SE מדפסת תלת מימד | Stratasys, MN, ארה"ב | N/A | |
| קפסולת ויטמין E | Pure Encapsulations, LLC. | DE1 | |
| ג'לטין נספג סטרילי רטוב | פייזר בע"מ | AZL0009034201 | Gelfoam |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.