Virus-Mediated Gene Transfer Into the Mouse Dorsal Cochlear Nucleus for Light-Induced Auditory Stimulation
JoVE Encyclopedia of Experiments
Neurowetenschap
0 weergaven • 3:19 min • August 29th, 2025
Begin with an anesthetized mouse with its skull exposed.
The skull features a craniotomy over the interparietal bone, left of the midline, and caudal to the lambdoid suture, with the dura removed to expose the cerebellum.
Aspirate the lateral left cerebellum to reveal the underlying dorsal cochlear nucleus or DCN, a brainstem structure that contains neurons processing auditory signals.
Add saline to prevent blood coagulation and clear residual fluid.
Position a microsyringe containing a viral vector encoding opsin, a light-sensitive ion channel.
Lower the needle into the DCN.
Inject the viral suspension at a controlled rate, then withdraw the needle.
Suture the incision and allow the mouse to recover.
The injected virus binds to DCN neuronal receptors and undergoes endocytosis.
Inside the neuronal nucleus, the viral DNA triggers gene expression, leading to opsin production.
The model is ready for light-induced stimulation of the auditory pathway.
Use a five French suction tube to aspirate the lateral most portion of the left cerebellum, overlying the DCN. To assit in aspiration, set the focal plane of the microscope at the expected depth of the cochlear nucleus to improve visualization and ensure a sharp image. Remove approximately a quarter to one third of the left cerebellum.
The main landmark adjacent to the DCN is the ampulla of the superior semi-circular canal. Following aspiration, further bleeding, cerebral spinal fluid buildup and cerebellum displacement on the DCN will appear. Instill saline quickly into the craniotomy to prevent blood coagulation. Use a combination of gentle dabbing with a dental point and suction to clear a path for direct visualization of the DCN.
After the DCN is clearly visible and free of overlying blood and CSF, make a pressure micro injection of the vector into it with a five microliter gas tight Hamilton syringe. Use a 34 gauge needle with a shallow bevel to minimize blunt trauma and localize the injection volume within the DCN. Then slowly introduce the needle with a micro manipulator until the tip is no longer visible under the surface of the DCN.
Start injecting 1.5 microliters of the vector. After this is completed, slowly withdraw the needle, subsequently re approximate the skin and allow the mouse to recover per standard recovery procedure.
Overzicht
Dit artikel beschrijft een methode voor het targeten van de dorsale cochleaire nucleus (DCN) bij muizen met behulp van virale vectoren. De procedure omvat een craniotomie, aspiratie van cerebellaire weefsels en de precieze injectie van opsine-coderende virale vectoren om licht-geïnduceerde stimulatie van auditieve paden mogelijk te maken.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Neurobiologie
- Auditieve verwerking
Achtergrond
- De dorsale cochleaire nucleus (DCN) is cruciaal voor de verwerking van auditieve signalen.
- Virale vectoren kunnen worden gebruikt om neuronale activiteit te manipuleren.
- Lichtgevoelige ionkanalen maken een precieze controle van het vuren van neuronen mogelijk.
- Deze techniek maakt het mogelijk om auditieve pathways op een gecontroleerde manier te bestuderen.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een methode voor doelgerichte genoverdracht in de DCN.
- Het mogelijk maken van licht-geïnduceerde stimulatie van auditieve neuronen.
- Het verbeteren van het begrip van de mechanismen van auditieve verwerking.
Gebruikte methoden
- Craniotomie om het cerebellum en de DCN bloot te leggen.
- Aspiratie van cerebellair weefsel om de DCN zichtbaar te maken.
- Injectie van een virale vector die opsine codeert in de DCN.
- Gebruik van een microspuit voor nauwkeurige toediening van de virale suspensie.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle targeting van de DCN met virale vectoren.
- Expressie van opsine in DCN-neuronen bevestigd.
- De preparatie maakt daaropvolgende lichtgeïnduceerde neuronale stimulatie mogelijk.
- De methode demonstreert het potentieel voor het bestuderen van auditieve banen.
Conclusies
- De beschreven methode richt zich effectief op de DCN voor genoverdracht.
- Lichtgevoelige opsines kunnen tot expressie worden gebracht in auditieve neuronen.
- Deze aanpak opent nieuwe mogelijkheden voor onderzoek naar auditieve verwerking.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Managers
Precieze virus-gemedieerde gentransfer naar de dorsale cochleaire nucleus (DCN) van de muis maakt optogenetische ondervraging van auditieve circuits mogelijk, wat bijdraagt aan mechanistische risicoreductie in vroege neurowetenschappelijke ontdekkingen. Deze aanpak biedt een robuust platform voor de validatie van neuronale targets en functionele pathways die relevant zijn voor sensorische verwerking. De methode vergroot het voorspellend vertrouwen voor translationeel onderzoek naar de modulatie van het auditieve systeem.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt directe manipulatie en observatie van neuronen in de auditieve baan mogelijk voor doelvalidatie.
- Ondersteunt mechanistische risicoreductie door gecontroleerde activatie van genetisch gedefinieerde neuronale populaties toe te staan.
- Faciliteert functionele mapping van sensorische circuits om de generatie van therapeutische hypothesen te ondersteunen.
Screening & assayontwikkeling
- Vestigt een reproduceerbaar modelsysteem voor optogenetische stimulatie en kwantitatieve read-outs.
- Biedt een gestandaardiseerde workflow voor het evalueren van de neuronale respons op lichtgeïnduceerde activatie.
- Maakt assay-ontwikkeling mogelijk voor het screenen van modulatoren van de functie van de auditieve baan.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Stemt overeen met ziekterelateerde modellen voor auditieve dysfunctie en sensorische verwerkingsstoornissen.
- Ondersteunt de continuïteit van mechanistische ontdekking naar preklinische validatie van neuromodulatiestrategieën.
- Biedt voorspellende waarde voor de ontwikkeling van translationele biomarkers in auditief onderzoek.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze methode is geïntegreerd in het continuüm van ontdekking tot preklinisch onderzoek door hypothese-gestuurde manipulatie van auditieve circuits mogelijk te maken en ondersteuning te bieden voor daaropvolgende functionele assays.
- Discovery Biology: Faciliteert hypothese-testen en het verduidelijken van signaalpaden in de sensorische neurowetenschappen.
- Screening: Biedt een gevalideerd systeem voor reproduceerbare optogenetische assays en kwantitatieve metingen van neuronale activatie.
- Analytics: Levert meetbare resultaten voor het vergelijken van neuronale responsen onder gedefinieerde omstandigheden.
- Translationeel onderzoek: Slaat een brug tussen mechanistische bevindingen en preklinische modellen van auditieve dysfunctie.
- Enterprise-hergebruik: Vestigt een herbruikbaar platform voor diverse optogenetische studies en genoverdrachtsonderzoeken in het auditieve systeem.
Operationele impact en impact op de organisatie
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert ambiguïteit bij de validatie van neuronale targets.
- Operationele waarde: Standaardiseert protocollen voor genoverdracht en optogenetische activatie voor reproduceerbaarheid.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go beslissingen voor neuromodulatieprogramma's gericht op sensorische paden.
- Portfolio-impact: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering van activa binnen de auditieve en sensorische neurowetenschappen.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in stereotaxische chirurgie en neuroanatomische targeting.
- Vereist toegang tot precisie-microspuiten, apparatuur voor optische stimulatie en beeldvormingsinfrastructuur.
- Maakt cross-team standaardisatie van injectie- en stimulatieprotocollen noodzakelijk.
- Aanpassing kan nodig zijn voor verschillende neuronale populaties of hersengebieden.
- Potentiële beperkingen omvatten de chirurgische complexiteit en variabiliteit in de efficiëntie van genexpressie.
Veelgestelde vragen over biofarma
Achterste Semicircular Canal aanpak voor binnenoor Gene levering in neonatale muis
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Cochleair implantaatchirurgie en elektrisch opgeroepen auditieve Brainstem Response opnamen in C57BL/6 muizen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Stereotaxische chirurgische benadering van micro-injecteren van de caudale hersenstam en het bovenste cervicale ruggenmerg via de Cisterna Magna bij muizen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Gene Transfer naar de ontwikkelingslanden Mouse binnenoor door
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Viral Vector-Based Gene Therapy for Hearing Restoration in a Mouse Model
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Stereotactische injectie van een virale vector voor voorwaardelijke Gene Manipulation in de muis Spinal Cord
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Optogenetische stimulatie van de gehoorzenuw
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Chirurgische methode voor viraal gemedieerde Gene Levering aan de Mouse Inner Ear door het ronde venster membraan
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Cultuur van embryonale Mouse Cochlear Explantaten en Gene Transfer door elektroporatie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Directe visualisatie van het Muizen Dorsale Cochlear Nucleus voor optogenetische Stimulatie van de Auditieve Pathway
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026