March 8th, 2015
뇌심부자극술(DBS) 수술의 치료 효과의 기저에 있는 메커니즘에 대한 조사가 필요합니다. 본 원고에 제시된 방법은 DBS 수술 후 신경발생을 촉진할 수 있는 후보 유전자의 유전자 발현 프로파일을 분석하여 DBS에 의해 유발되는 세포 이벤트를 조사하는 실험적 접근 방식을 설명합니다.
이 절차의 전반적인 목표는 전방 시상 핵에 대한 뇌 심부 자극을 수행하고 쥐 해마의 유전자 발현 변화를 연구하는 것입니다. 이것은 먼저 동물을 마취함으로써 이루어집니다. 다음으로, 동물은 수술을 받을 준비를 합니다.
두피를 절개하고 두개골을 노출시킵니다. 그런 다음 bgma를 기준으로 올바른 위치에 버 구멍이 만들어집니다. DBS 전극을 삽입하고 자극을 수행합니다.
마지막으로, 동물을 안락사시키고 뇌를 해부한다. 해마를 제거하기 위해 조직을 처리하여 RNA를 추출하고 CDNA를 제제하고 QPCR을 수행합니다. 궁극적으로, 이 결과는 뇌심부 자극이 쥐 해마의 유전자 발현에 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.
이 방법은 뇌심부 자극 수술의 치료 효과의 기저에 있는 분자 메커니즘이 무엇인지와 같은 뇌심부 자극 수술의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 의미는 간질뿐만 아니라 파킨슨병, 알츠하이머병 및 근긴장이상과 같은 다른 신경 질환의 치료로까지 확장됩니다. DPS는 많은 뉴런 장애를 치료하기 위한 외과적 접근 방식으로 부상하고 있기 때문에 수술을 준비하려면 수술 패드를 사용하여 작업대를 덮고 생물학적 위험 폐기물 처리를 사용할 수 있는지 확인하십시오.
쥐의 무게를 측정하고 텍스트 프로토콜 마운트에 따라 마취량을 계산하고 정위 수술 프레임의 전극 홀더에 두 개의 전극을 고정하고 현미경으로 전극 끝이 제대로 정렬되었는지 검사합니다. 전극을 3mm 간격으로 고정하고 전극 팁이 딱딱한 표면에 닿지 않도록 주의하십시오. 케타민 자일라진을 주사합니다.
복강내 투여를 동물에게 혼합하고 발가락 꼬집음 반사, 호흡수, 호흡의 깊이와 규칙성을 확인하여 동물이 수술 마취 단계에 도달했는지 확인합니다. 정위 프레임에 동물을 고정하고 배치합니다. 동물의 눈에 눈 윤활제를 바르면 과도하게 건조해지는 것을 방지하고 베타딘과 알코올 또는 멸균 식염수를 각각 3번씩 번갈아 가며 스크럽하여 두
피를 소독합니다.동물을 순환하는 따뜻한 물 패드에 올려 놓거나 난방 램프를 사용하여 동물의 체온을 최적의 수준으로 유지하십시오. Paxos 및 Watson 쥐 뇌 지도를 기반으로 다음 정위 좌표를 사용하여 전방 시상 핵 또는 NT 전방 후방 음의 1.6mm를 대상으로 합니다. 매체 측면 1.5mm, 배쪽 배쪽 5.2mm.
다음으로, 두피 시상면을 절개하여 두개골을 드러냅니다.한 쌍의 견인기를 사용하여 절개된 두피를 고정하여 두개골을 노출시킵니다. 그런 다음 에탄올에 적신 멸균 면봉으로 절개 부위를 청소하여 봉합사가 명확하게 노출되도록 합니다. bgma를 찾고 검은색 마커를 사용하여 버 홀의 위치를 안내하는 데 사용합니다.
약 1.5mm에서 두 개의 표시를 더 만듭니다. 시상 봉합사에서 양쪽 측면으로 미디어, 관상 봉합사에서 1.6mm 후방. 이제 두 개의 버 구멍을 만들려면 에탄올을 사용하여 드릴 끝을 소독하십시오.
45도 각도로 고정된 드릴을 사용하여 두 구멍 사이를 자주 전환하면서 버 구멍 중 하나의 중심에서 과도한 열을 피하십시오. 듀라가 노출될 때까지 드릴링을 계속합니다. 끝이 L 모양으로 구부러진 바늘을 사용하여 전극 삽입을 방해하는 부러진 뼈 조각을 제거합니다.
뼈 조각을 제거하는 동안 기저에 있는 경막 및/또는 뇌 조직이 손상되지 않도록 주의하십시오. 이중 전극 어셈블리를 정위 프레임의 회전 핸들에 고정하고 핸들을 90도 각도로 고정합니다. 정위 프레임의 조정을 사용하여 왼쪽 전극을 bgma 바로 위에 배치합니다.
미디어에 대한 입체 조정 사용. 측면 포지셔닝은 왼쪽 전극을 bgma의 왼쪽으로 1.5mm 정확하게 이동시켜 이제 코로나 봉합사를 따라 완벽하게 정렬되지만 간격이 떨어져 있는 두 개의 전극이 있습니다. BGMA에서 측면으로 1.5mm 미디어.
그런 다음 전방 후방 정위 조정을 통해 전극을 관상 봉합사 앞으로 1.6mm 뒤로 이동합니다. 그런 다음 등쪽 복부 조정을 통해 전극을 낮추어 버 구멍이 올바른 위치에 만들어졌는지 먼저 확인하여 버 구멍의 거친 가장자리를 건드리지 않고 전극을 쉽게 삽입할 수 있습니다. 그렇다면 두개골 표면에서 5.2mm 깊이까지 전극을 삽입하십시오.
리드를 통해 전극을 130Hz, 2.5V 및 90마이크로초 펄스 폭으로 설정된 자극기에 연결합니다. 원하는 시간 동안 고주파 자극을 전달합니다. 편측 또는 양측 자극을 수행합니다.
자극이 이루어진 후 전극을 조심스럽게 제거하고 3개의 제로 봉합사 또는 멸균 수술용 스테이플로 절개 부위를 봉합하고 부프레노르핀을 피하로 투여한 다음 동물이 정상 활동으로 돌아올 때까지 모니터링한 다음 수용 시설로 되돌려 보냅니다. 면도날을 사용하여 얼음 위에 미리 식힌 아크릴 뇌 매트릭스에 뇌를 놓습니다. 뇌의 가장 앞쪽 가장자리에서 약 7-8mm 떨어진 곳에서 뇌를 자릅니다.
두 번째 절단은 첫 번째 절단과 후방으로 절단하여 약 5mm 두께의 뇌 절편을 제거할 수 있도록 합니다. 면도날을 사용하여 얼음처럼 차가운 PBS가 있는 페트리 접시에 뇌 조각을 옮기고 두 개의 반구형 부분을 절단한 다음 어느 부분이 각각 왼쪽과 오른쪽에 해당하는지 기록해 둡니다. 가는 집게와 가위를 사용하여 해마 섬광을 조심스럽게 제거하고 조직을 드라이아이스에 얼린 다음 표시된 시점에 걸쳐 대조 유전자 베타 액틴과 비교하여 BDNF의 상대적 발현 수준인 텍스트 프로토콜에 따라 수행되는 후속 RNA 단계가 준비될 때까지 섭씨 영하 20도에서 보관합니다.
DBS 자극 후. BDNF 상향 조절은 DBS 수술 직후 관찰되며, 자극 후 3시간 후에 최대 발현이 관찰됩니다. 이러한 관찰은 향상된 BDNF 발현과 그에 따른 신경 보호가 간질 환자를 위한 DBS의 치료 이점에 기여할 수 있음을 시사합니다.
이 패널은 GABA 수용체인 G-A-B-R-D의 발현을 보여주며, 이는 DBS 후 3시간 후에 자극되지 않은 대조군에 비해 자극된 동물에서 향상된 발현을 보여줍니다. GABA 작용제가 효과적인 발작 억제제로 사용된다는 점을 고려할 때, GABA의 가능한 역할과 DBS의 항간질 효과를 암시하는 DBS 후 향상된 G-A-B-R-D 발현을 관찰하는 것은 흥미롭습니다. 이 절차를 따릅니다.
웨스턴 블록(western block), 염색질 면역침전(chromatin immunoprecipitation) 및 기타 여러 표준 분자 생물학적 분석과 같은 다른 방법을 수행할 수 있습니다. 이는 단백질 발현의 변화, 번역 후 변형, 특정 유전자 프로모터 영역에 대한 전사 인자 점유 등과 관련된 질문에 답하는 데 도움이 됩니다. 이 비디오를 시청한 후에는 쥐에서 뇌심부 자극 수술을 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
해마 조직을 분리하고 유전자 발현 변화를 분석합니다.
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이 연구는 깊은 뇌 자극(DBS) 수술에 의해 유발되는 세포 현상을 조사하고, 쥐의 해마에서 유전자 발현 변화에 초점을 맞추고 있습니다. 설명된 방법은 DBS 이후의 신경 발생에 대한 이해를 향상시키는 것을 목표로 합니다.
Quantitative analysis of gene expression changes in the rat hippocampus following deep brain stimulation (DBS) of the anterior thalamic nucleus (ATN) provides a mechanistic window into the molecular pathways modulated by neuromodulation therapies. This approach enables biopharma R&D teams to interrogate target engagement and downstream biological effects, supporting predictive confidence in translational neuroscience portfolios. The methodology is positioned at the intersection of target validation and mechanistic de-risking for CNS therapeutic development.
This protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling hypothesis-driven testing of neuromodulation effects on gene expression, supporting both target validation and mechanistic de-risking.