מחקר זה מדגים העברה של פגיעה מוחית טראומטית חוזרת ונשנית לעכברים והשתלה סימולטנית של חלון גולגולתי לצורך הדמיה תוך-חיונית עוקבת של EGFP המתבטא בנוירונים באמצעות מיקרוסקופ של שני פוטונים.
מאמר שיטה
מחקר זה מדגים העברה של פגיעה מוחית טראומטית חוזרת ונשנית לעכברים והשתלה סימולטנית של חלון גולגולתי לצורך הדמיה תוך-חיונית עוקבת של EGFP המתבטא בנוירונים באמצעות מיקרוסקופ של שני פוטונים.
מטרת פרוטוקול זה היא להדגים כיצד לדמיין לאורך זמן את הביטוי והלוקליזציה של חלבון מעניין בתוך סוגי תאים ספציפיים במוחו של בעל חיים, בעת חשיפה לגירויים אקסוגניים. כאן מוצג ניהול של פגיעה מוחית טראומטית בגולגולת סגורה (TBI) והשתלה סימולטנית של חלון גולגולתי לצורך הדמיה תוך-חיונית אורכית עוקבת בעכברים. עכברים מוזרקים תוך גולגולתית עם וירוס הקשור לאדנו (AAV) המבטא חלבון פלואורסצנטי ירוק משופר (EGFP) תחת מקדם ספציפי לנוירונים. לאחר 2 עד 4 שבועות, העכברים עוברים TBI חוזר ונשנה באמצעות מכשיר ירידה במשקל מעל מיקום הזרקת AAV. באותו ניתוח משתילים את העכברים עמוד ראש מתכתי ולאחר מכן חלון גולגולת זכוכית מעל אתר הפגיעה בפגיעה מוחית טראומטית. הביטוי והמיקום התאי של EGFP נבדקים באמצעות מיקרוסקופ של שני פוטונים באותו אזור במוח שנחשף לטראומה במשך חודשים.
פגיעה מוחית טראומטית (TBI), שיכולה לנבוע מפציעות ספורט, התנגשויות בכלי רכב ולחימה צבאית, היא דאגה בריאותית עולמית. פגיעה מוחית טראומטית יכולה להוביל לליקויים פיזיולוגיים, קוגניטיביים והתנהגותיים, ולנכות או תמותה לכל החיים 1,2. חומרת TBI יכולה להיות מסווגת כקלה, בינונית וחמורה, כאשר הרוב המכריע הוא TBI קל (75%-90%)3. יותר ויותר מכירים בכך שפגיעה מוחית טראומטית, במיוחד התרחשויות חוזרות ונשנות של TBI, יכולה לקדם ניוון עצבי ולשמש כגורמי סיכון למספר מחלות נוירודגנרטיביות, כולל מחלת אלצהיימר (AD), טרשת אמיוטרופית צידית (ALS), דמנציה פרונטוטמפורלית (FTD) ואנצפלופתיה טראומטית כרונית (CTE)4,5,6. עם זאת, המנגנונים המולקולריים העומדים בבסיס ניוון עצבי הנגרם על-ידי TBI עדיין אינם ברורים, ולכן הם מייצגים תחום מחקר פעיל. כדי לקבל תובנה לגבי האופן שבו תאי עצב מגיבים לפגיעה מוחית טראומטית ומתאוששים ממנה, שיטה לניטור חלבונים בעלי תיוג פלואורסצנטי של עניין, במיוחד בתוך תאי עצב, באמצעות הדמיה תוך-חיונית אורכית בעכברים לאחר TBI מתוארת כאן.
לשם כך, מחקר זה מראה כיצד לשלב הליך כירורגי למתן TBI בגולגולת סגורה הדומה למה שדווח בעבר7,8, יחד עם הליך כירורגי להשתלת חלון גולגולתי לדימות תוך חיוני במורד הזרם, כפי שתואר על ידי Goldey et al9. יש לציין כי אין זה ריאלי להשתיל תחילה חלון גולגולתי ולאחר מכן לבצע TBI באותו אזור, שכן ההשפעה של ירידת המשקל שגורמת לפגיעה מוחית טראומטית עלולה לפגוע בחלון ולגרום נזק בלתי הפיך לעכבר. לכן, פרוטוקול זה תוכנן לנהל את הפגיעה המוחית טראומטית ולאחר מכן להשתיל את חלון הגולגולת ישירות מעל אתר הפגיעה, והכל באותו מפגש כירורגי. יתרון בשילוב של TBI והשתלת חלון גולגולתי בפגישה כירורגית אחת הוא הפחתה במספר הפעמים שעכבר נתון לניתוח. יתר על כן, היא מאפשרת לאדם לעקוב אחר התגובה המיידית (כלומר, על ציר הזמן של שעות) לפגיעה מוחית טראומטית, בניגוד להשתלת החלון בפגישה כירורגית מאוחרת יותר (כלומר, הדמיה ראשונית שמתחילה בסקאלת זמן של ימים לאחר TBI). חלון הגולגולת ופלטפורמת הדימות התוך חיונית מציעים גם יתרונות על פני ניטור חלבונים עצביים בשיטות קונבנציונליות כגון צביעה חיסונית של רקמות קבועות. לדוגמה, פחות עכברים נדרשים לדימות תוך-חיוני, מכיוון שניתן לחקור את אותו עכבר במספר נקודות זמן, בניגוד לקבוצות נפרדות של עכברים הדרושות לנקודות זמן נפרדות. יתר על כן, אותם נוירונים יכולים להיות מנוטרים לאורך זמן, המאפשר אחד לעקוב אחר אירועים ביולוגיים או פתולוגיים ספציפיים בתוך אותו תא.
כהוכחת היתכנות, הביטוי הספציפי לנוירון של חלבון פלואורסצנטי ירוק משופר (EGFP) תחת מקדם הסינפסינים מודגם כאן10. גישה זו יכולה להיות מורחבת ל 1) סוגים שונים של תאי מוח על ידי שימוש במקדמים ספציפיים אחרים לסוג התא, כגון מקדם חלבון בסיסי מיאלין (MBP) עבור אוליגודנדרוציטים ומקדם חלבון גליה פיברילרי חומצי (GFAP) עבור אסטרוציטים11, 2) חלבוני מטרה שונים בעלי עניין על ידי מיזוג הגנים שלהם עם הגן EGFP, ו -3) ביטוי משותף של חלבונים מרובים המאוחים לפלואורופורים שונים. כאן, EGFP נארז ומתבטא באמצעות משלוח וירוס הקשור אדנו (AAV) באמצעות זריקה תוך גולגולתית. TBI בעל גולגולת סגורה מנוהל באמצעות מכשיר לירידה במשקל, ואחריו השתלה של חלון גולגולתי. הדמיה של EGFP עצבי מושגת דרך חלון הגולגולת, באמצעות מיקרוסקופ שני פוטונים כדי לזהות פלואורסצנטיות EGFP in vivo. עם לייזר שני פוטונים, ניתן לחדור עמוק יותר לתוך רקמת קליפת המוח עם נזק פוטוגרפי מינימלי, המאפשר הדמיה אורכית חוזרת ונשנית של אותם אזורים בקליפת המוח בתוך עכבר בודד במשך ימים ועד חודשים12,13,14,15. לסיכום, גישה זו של שילוב ניתוח TBI עם הדמיה תוך-חיונית שואפת לקדם את ההבנה של האירועים המולקולריים התורמים לפתולוגיה של מחלות המושרות על ידי TBI16,17.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הפרוטוקולים הקשורים לבעלי חיים נערכו בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה שפורסם על ידי ועדת המועצה הלאומית למחקר (ארה"ב). הפרוטוקולים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של בית הספר לרפואה של אוניברסיטת מסצ'וסטס צ'אן (UMMS) (היתר מספר 202100057). בקצרה, כפי שניתן לראות בסכמת המחקר (איור 1), החיה מקבלת זריקת וירוס, TBI, השתלת חלון, ואז הדמיה תוך-חיונית ברצף זמן.
הערה: מונחים מסחריים הוסרו. עיין בטבלת החומרים עבור הציוד הספציפי שבו נעשה שימוש.
1. הזרקה תוך גולגולתית של AAV באמצעות מכשיר סטריאוטקסי
2. מתן אינדוקציה חוזרת של פגיעה מוחית טראומטית
הערה: הפרמטרים של TBI מותאמים מדוחות קודמים7,8, שבהם השפעת TBI נמסרה פעם אחת. הפרוטוקול כאן מחיל את אותו פרמטר, למעט הגדלת מספר ההשפעה הכולל ל -10.
3. ניתוח השתלת חלון גולגולתי
הערה: שלבי השתלת חלון הגולגולת להלן אומצו על ידי Goldey et al.9, והמפרט שלהם של עמוד הראש ובאר ההדמיה יושמו כאן.
4. הדמיה תוך-חיונית של שני פוטונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כהוכחת היתכנות לפרוטוקול זה, חלקיקים נגיפיים המבטאים AAV-Syn1-EGFP הוזרקו לקליפת המוח של עכברי TDP-43Q331K/Q331K זכרים (רקע C57BL/6J)19 בגיל 3 חודשים. יצוין כי ניתן להשתמש גם בחיות בר מסוג C57BL/6J, אולם מחקר זה בוצע בעכברי TDP-43Q331K/Q331K מכיוון שהמעבדה מתמקדת במחקר מחלות נוירודגנרטיביות. ניתוח TBI בוצע 4 שבועות לאחר הזרקת AAV. באותה מסגרת כירורגית הושתלו עמוד הראש וחלון הגולגולת. העכבר צולם באופן סדרתי באמצעות מיקרוסקופ של שני פוטונים ביום 0, שבוע ו-4 חודשים לאחר ניתוח TB...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקר זה, הזרקת AAV, מתן TBI ועמוד ראש עם השתלת חלון גולגולתי שולבו לצורך ניתוח הדמיה אורכית של תאי עצב המסומנים בתווית EGFP בתוך קליפת המוח של העכבר (שכבות IV ו-V) כדי לבחון את ההשפעות של TBI על נוירונים בקליפת המוח. מחקר זה מציין כי אתר TBI שנבחר כאן, מעל ההיפוקמפוס, מספק משטח שטוח ורחב יחסית להשתלת חלון הגולגולת. לעומת זאת, הגולגולת צרה יחסית קדמית לאתר זה, ולכן קשה להבטיח שעמוד הראש ייגע ביעילות בפני השטח של הגולגולת. בעוד שרק מודל העכבר TDP-43 Q331K/Q331K שימש במחקר זה, בהתחשב במחקר המעבדה המתמקד ב- ALS ו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לא מוכרזים ניגודי עניינים.
אנו מודים לד"ר מיגל סנה-אסטבס מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מסצ'וסטס צ'אן על הענקת נגיף AAV(PHP.eB)-Syn1-EGFP, ולדברה קמרון מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מסצ'וסטס צ'אן על ציור שרטוט גולגולת העכברים. אנו מודים גם לחברים בהווה ובעבר במעבדות בוסקו, שפר והנינגר על הצעותיהם ותמיכתם. עבודה זו מומנה על ידי משרד ההגנה (W81XWH202071/PRARP) ל-DAB, DS ו-NH.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מברשות אפליקטור מדויקות מתכווננות | Parkell | S379 | |
| BD מזרק אינסולין | BD | NDC/HRI#08290-3284-38 | 5/16 אינץ' x 31G |
| Betadine | Purdue | NDC67618-151-17 | כולל 7.5% פובידון יוד |
| בופרנורפין | PAR Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | |
| Cefazolin | HIKMA Pharmaceutical | NDC 0143-9924-90 | |
| צלחת ערבוב קרמית | פרקל | מק"ט: S387 | להכנת צמנט דנטלי |
| אפליקטורים עם קצה כותנה | ZORO catlog #: G9531702 | ||
| Catalyst | Parkell | S371 | שם מלא: "C" אוניברסלי TBB Catalyst |
| אבקת צמנט דנטלי | Parkell | S396 | Radiopaque L-Powder עבור C& B Metabond |
| מקדחה דנטלית | Foredom | H.MH-130 | |
| בקר מקדחה דנטלית | Foredom | HP4-310 | |
| Dexamethasone | Phoenix | NDC 57319-519-05 | |
| EF4 carbide | bit | Microcopy Lot # C150113 | Head Dia/Lgth/mm 1.0/4.2 |
| Ethonal | Fisher Scientific | 04355223EA | 75% |
| FG1/4 סיבית קרביד | מיקרוקופי | לוט # C150413 | ראש קוטר / אורך / מ"מ 0.5 / 0.4 |
| FG4 סיבית קרביד | מיקרו קופי | לוט # C150309 | ראש קוטר / אורך / מ"מ 1.4 / 1.1 |
| עמוד ראש | N / A | N / A | בהתאמה אישית |
| CWE | TC-1000 עכבר | מצויד במכשיר הסטריאוטקסי ומשמש בעת ניתוח | |
| שמיכת חימום | בית מרקחת CVS | E12107 | מכשיר חימום נוסף ולשימוש לאחר הניתוח |
| Isoflurane | Pivetal | NDC 46066-755-03 | |
| תא אינדוקציה Isoflurane | Vetequip | 89012-688 | תא אינדוקציה |
| למכונת נידוף איזופלורן | Vetequip | 911103 | |
| מחזיק מכונת נידוף איזופלורן | Vetequip | 901801 | |
| מיקרוסקופ כירורגי | Leica | LEICA 10450243 | |
| משחת עיניים לחומר סיכה | Picetal | NDC 46066-753-55 | |
| עט סמן | Delasco | SMP-BK | |
| Meloxicam | Norbrook | NDC 55529-040-10 | |
| משאבת מיקרו-הזרקה והבקר שלה | World Precision Instruments | micro4 ו-UMP3 | |
| מזרק מיקרוליטר | המילטון | המילטון 80014 | 1701 RN, 10 μ מד L למזרק ו-32 מד למחט, 2 אינץ', סגנון נקודה 3 |
| מלקחיים יתושים | קרולינה | פריט #:625314 | נירוסטה, מעוקל, 5 בחומר |
| אפילציה | McKesson Corporation | N/A | Nair שיער אלוורה & מיקרוסקופ תחליב להסרת שיער לנולין |
| 1 | ניקון | SMZ745 | מיקרוסקופ ניקון להכנת חלון גולגולת |
| מיקרוסקופ 2 | Zeiss | LSM 7 מגה פיקסל | מיקרוסקופ דו-פוטוני |
| לייזר מולטיפוטון | קוהרנטית | Ultra II, דגם: MRU X1, לייזר VERDI 18W | למיקרוסקופיה דו-פוטונית |
| תפר כירורגי לא נספג | מכשיר הרווארד | catlog # 59-6860 | 6-0, עם מחט עגולה |
| דבק אופטי נורלנד 81 | מוצרי נורלנד | NOA 81 | |
| מחזיק מחט ללא תקלות | קרולינה | פריט #: 567912 | |
| בסיס מהיר | נוזל Parkell | S398 | "B" בסיס מהיר עבור C& B Metabond |
| מספריים רגילים 1 | Eurostat | eurostat es5-300 | |
| מספריים רגילים 2 | מכשירי דיוק עולמיים | מס' 501759-G | |
| זכוכית כיסוי עגולה 1 | מכשירי וורנר | CS-5R Cat# 64-0700 | לקוטר 5 מ"מ |
| זכוכית כיסוי עגולה 2 | מכשירי וורנר | CS-3R Cat# 64-0720 | לקוטר 3 מ"מ |
| טבעות | גומיOrings-Online | פריט # OO-014-70-50 | טבעות O מלח |
| Bioworld | L19102411PR | ||
| מספריים קפיציים 1 | מכשירי דיוק עולמיים | מס' 91500-09 | קצה ישר |
| מספריים קפיצים 2 | מכשירי דיוק עולמיים | מס' 91501-09 | קצה |
| מעוקל פלטפורמה סטריאוטקסית | KOPF | דגם 900LS | |
| דבק | סופרהנקל | פריט #: | |
| מכשירים מדויקים עולמיים | מס' 501200 | ||
| מלקחיים כירורגיים 1 | מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית | Catlog # 0508-5/45-PO | סגנון 5/45, מלקחיים |
| כירורגיים | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | CATLOG # 0103-5-PO | סגנון 5, מלקחיים |
| כירורגיים | מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית | catlog# 72912 | |
| מלקחיים כירורגיים 4 | מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית | Catlog # 0508-5/45-PO | סגנון 5/45, |
| גזה כירורגית | ZORO | catlog #: מנורה | |
| Leica | Leica KL300 LED | ||
| תיבת UV | Spectrolinker | XL-1000 | נקראת גם UV crosslinker |
| Vaporguard | Vetequip | 931401 | |
| דבק רקמות | Vetbond 3M טיפול בבעלי חיים | מספר חלק: 014006 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה