cDNAを発現するレンチウイルスまたはshRNAの定位注射は、マウスの特定の脳領域における遺伝子発現を調節することができます。ここでは、そのようなオープンフィールド試験(OFT)および強制水泳試験(FST)のような行動のタスク、と定位注射を結合するためのプロトコルを提示します。
方法論記事
cDNAを発現するレンチウイルスまたはshRNAの定位注射は、マウスの特定の脳領域における遺伝子発現を調節することができます。ここでは、そのようなオープンフィールド試験(OFT)および強制水泳試験(FST)のような行動のタスク、と定位注射を結合するためのプロトコルを提示します。
定位注射は、マウスにおける標的脳領域に高力価のレンチウイルスを提供する有用な技術です。レンチウイルスは、脳組織への重大な損傷を与えることなく、比較的着目領域における遺伝子発現を過剰発現またはノックダウンすることができます。回復後、注射したマウスは、オープンフィールド試験(OFT)および強制水泳試験(FST)などの様々な行動タスクにテストすることができます。 OFTは、マウスは、新規オープンフィールドの中央に費やす時間の量を測定することにより、マウスにおける運動や気になる表現型を評価するために設計されています。もっと気になるのマウスは、対照と比較して、新規フィールドの中央で有意に少ない時間を過ごすことになります。 FSTは、水の入ったバケツの中に入れたときにマウスが不動費やす時間の量を定量することにより、抗うつ表現型を評価します。抗うつ表現型を有するマウスは、対照動物と比較し有意に少ない時間不動を過ごすことになります。このプロトコルの目的は、STERを使用することです遺伝的要因は、動物の行動を調節する方法を評価する行動試験と一緒にレンチウイルスのeotactic注入。
それは、遺伝的に操作が容易であるため、マウスは広く神経生物学で使用されています。遺伝子ノックアウト技術は、研究者がそれぞれの遺伝的要因がマウスの行動を整形する方法を調査することができます。また、CRE-のloxPシステムは、異なる組織における遺伝子機能を研究する研究者を可能にする、マウスに特異的な遺伝子ノックアウトタイプ-組織および細胞のための貴重なツールを提供しています。1しかし、実際には、CREプロモーターの発現パターンを制御するのが困難です、これまでに多くの確立されたCREドライバは地域特異的発現を達成していない。2,3
あるいは、定位注射は、成体マウスの特定の脳領域を標的とする方法です。のcDNAまたはshRNAを発現する遺伝子操作されたウイルスを注入することにより、遺伝子発現の領域に特異的な変調を達成することができます。各マウスの脳の大きさは変化するが、特定の脳領域の位置は、定位COORDIを用いて決定することができます臀部は、マウス脳の頭蓋骨のランドマークから設定します。最も一般的に使用されるランドマークはブレグマ、ラムダ、および耳間のラインです。脳アトラスから得られた座標を使用して、各脳領域の4つの正確な位置は、前後(A / P)によって識別することができ、内側-外側(M / L)、および背腹(D / V)がから軸ブレグマ/耳のラインの交差点。典型的には、注射は、蛍光顕微鏡検査によって確認することができるように、赤色、または緑色蛍光タンパク質(RFP又はGFP)のいずれかでタグ付けされたマウスの脳に注入したウイルス。
マウスの行動評価は、精神疾患の基礎研究のために特に必要です。患者における精神障害の症状は、典型的には、異常行動を伴います。これらの人間の行動の一部は、進化的に保存され、直接マウスに模倣し、観察することができます。たとえば、うつ病の行動的絶望を測定することにより、マウスでモデル化することができます。 OFTうつ病を持つ人々彼らがこれまでに役立ちます何もしないかのようにアンは、最終的に自殺につながる可能性が症状を感じています。げっ歯類では、これは、水のプールに浮遊対水泳マウス(放棄とみなす)の時間を測定する、強制水泳試験(FST)を使用してモデル化することができます。このパラダイムは、抗うつ薬との表現型を救出することによって検証されている。抗うつを受けた7,8,9マウスは、未処理対照と比較して不動大幅に少ない時間を過ごすことになります。別の行動試験、オープンフィールド試験(OFT)は、マウスにおいて運動を評価するために設計されており、さらにマウスで気になる表現型を分析するために使用することができる。5,6-このテストは、それらが接近しているときに、マウスをより安全に感じることを前提としています新規オープンフィールド内の壁に。彼らは好奇心の強い動物であるように、野生型マウスは、最終的には、新しい環境を探索します。ただし、フィールドの中央に少ない時間を費やしては、マウスがイニシアを克服することができなくなりますように、マウスに不安を示していますLの恐怖が新しい環境によってもたらされます。マウスの不安は、オープンフィールドの中央で費やす時間の量により定量されるように、多くの精神障害に存在するヒトでの臨床不安、と比較することができます。
行動パラダイムと定位注射の組合せは、対象の脳の領域に特異的な遺伝子の発現を改変するための新規な方法です。マウスの行動に変調遺伝子発現の効果が決定され得ます。脳全体のノックアウトとは対照的に、この方法は、それが、特定の脳領域を標的として特に有用です。また、定位注射は、典型的には、成人、野生型マウスで行われ、従って、内因性遺伝子の発現は、発生段階を通じて維持されています。遺伝子は、開発の胚または出生後の段階での生存のために必要とされている場合、このメソッドは、交絡の影響を回避します。一つの主要な制限は、実験用マウスはthroug行く必要があるということですHマウスの頭蓋骨を持っている侵襲手術は、オープンされます。さらに、遺伝子変調度は、ウイルスの力価及び効率によって決定されます。ウイルスは、特別な機器を必要とする定位座標を使用して適切な領域に注入する必要があります。正しい注射部位の確認のみ死後に完成させることができます。
この方法は、以前に様々な神経疾患における特定の遺伝子の関与を試験するために使用されてきました。例えば、(ドーパミンを合成することを可能にする)Thの遺伝子を標的ウイルス媒介性RNAiは、黒質緻密部に注入し、そして運動行動分析を行った。10別の研究では、関連して、マウスの挙動を評価するために、レンチウイルス、サイレンシングDISC1の定位注射を使用しました統合失調症に。 DISC1のノックダウンは、新規性に応じて増加した運動につながった(類似統合失調症における陽性症状)、およびより大きな不動FST 11は、同様に、追加の研究は、5-HT 1Bの過剰発現は、OFTに増加した探索行動に、この方法を用いて、抗不安表現型と一致つながったことがわかった。12定位注射はCRE-loxP配列マウスで組換えを誘導するためにCREウイルスを提供することができます。この方法は、選択的扁桃体におけるY2受容体と分界条床核を削除するために使用されました。行動分析の際に、これらのマウスは、遺伝子は、中央扁桃体に削除された抗うつ表現型に見つけましたが、された遺伝子が基底外側扁桃体や分界条床核に削除された表現型がない。13このように、この技術を動物行動の遺伝的影響を研究するためのユニークなツールを提供します。
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注:動物に関わるすべてのプロトコルはIACUCの#44057、ペンシルベニア州立大学の動物保護ガイドラインに従って追跡しました
1.レンチウイルス生産
注:トランスフェクションの前日には、LentiX-293細胞は、80%の集密度になるようにしてください。
2.定位注射
楽器の2.1)準備
マウスの2.2)準備
2.3)最初の切開
2.4)機器のセットアップ
2.5)縫合
2.6)術後ケア
3.オープンフィールドテスト
3.1)の設定
3.2)順化とテスト
3.3)得点
4.強制水泳試験
注:行動のタスク間の5日間の最小値を許可します。
4.1)の設定
4.2)順化とテスト
4.3)得点
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正確な定位注射は正しい座標を設定に大きく依存しています。ウイルスを注入するために使用される針の先端はブレグマの交点と耳線( 図1)上で直接設定する必要があります。これは、針が正しく配置されているか否かを確認するために立体顕微鏡を使用すると便利です。顕微鏡で見ると、ウイルスが注入された場合、それはブレグマの交点と耳ラインで直接着陸なるように、針が配置されるべきです。つまり、注射針の開口部が直接交差点の上に配置する必要があり、あります。本研究では、RBM8aに対するshRNAを、エクソンジャンクション複合体の中核因子を発現するレンチウイルスは歯状回の中に注入しました。レンチウイルスはまた、感染した神経細胞を標識するためにRFPを発現する。 図2の赤色信号( 図3)によって示されるようにウイルスが正しい領域に注入されたことを示しています。
行動タスクでの重要性を実現するために_content ">、サンプルサイズは、グループごとに12〜15匹のマウスからの範囲でなければならない。行動タスクは二週間定位注射した後に行うことがで...アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
成功定位注射は三つの要因に依存している:、生きているマウスを維持する座標の正しいゼロ点(ブレグマの交点と耳間のライン上の針の先端)を設定し、ゼロ点に右の深さを設定する(針の先端をちょうど)脳組織の外側に触れます。マウスの生存率は重要です。手術の生存は、マウスが適切に麻酔し、適切な鎮痛を受けていることを確認することによって支援することができます。疼痛は、手術後の乏しい回復の主な原因であることが知られています。マウスが完全に(それが足のピンチに反応してはならない)手術を通じて麻酔し、(マウスの重量に基づいて)鎮痛剤の適切な投与量を与えている、生存を助けるべきであることを確実にすること。17また、マウスを上に維持されるべきです手術のプロセスを通して、加熱パッド、それが麻酔から目覚めるまで。彼らは麻酔されたときにマウスは、自分の体の温度を調節することはできません。自分の体の気性atureは、手術のプロセスの間に大幅に低下します。定位手術の長さが比較的短い場合であっても、低体温は真剣に、マウスの生存を損なう可能性があります。適切な縫合技術も成功した手術を行うのに役立つです。マウスは、それらの縫合糸で選ぶしようとしますので、傷...
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著者らは開示するものは何もない。
この作業は、アメリカ心臓協会の科学者開発助成金と、Yingwei Maoに対するNARSAD Young Investigator Awardによって部分的にサポートされています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 定位装置アイテム51725 | Stoelting co. | 51725 | |
| 五等分位定位固定装置ポンプ | ストールティング株式会社 | 53311 | |
| 注射用スチリンジ、65 RN | ハミルトン | 7633-01 | |
| DMEM | Sigma-Aldrich | D5796 | |
| PEI | 株式会社ポリサイエンス | 23966 | |
| はさみ | 細かい手術器具 | 14084-08 | |
| 鈍い端鉗子 | 細かい手術器具 | 11002-12 | |
| 針ホルダー | 細かい外科用ツール | 12001-13 | |
| ドリル | ラム プロダクツ インク | マイクロトルク コントロール ボックス、ペダル付き Tech2000 ハンドピース | |
| ガラス ビーズ滅菌器 | Inotech | IS-400 | |
| 吸収性縫合糸 | M-K518r19 | 性、逆切断 | |
| 綿棒 | VWR | 89031-270 | |
| 加熱パッド | Gaymar | TポンプTP-500 PN11184-000 | |
| 人工涙液 | ラグビーNDC 0536-6550-91 | ||
| シリンジ | BDシリンジ | 309623 | |
| 布 | |||
| 手袋 | Ansell | Senseitouch #7823 | |
| アベルチンまたは他の麻酔薬 | レシピの引用 | ||
| ケトプロフェンまたは他の鎮痛薬 | 獣医師 | ||
| 追跡ソフトウェア | 、ノルダス | 、Ethovision、XT | |
| 、追跡カメラ | ノルダス | メディアレコーダー |
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