Wewnętrzne ucho ssaków posiada 6 odrębnych nabłonków sensorycznych: 3 grzebienie (cristae) w ampullach kanałów półkolistych, plamki (maculae) w utriculę i saccule oraz narząd Cortiego w zwiniętej ślimacznicy. Grzebienie i plamki zawierają komórki rzęsate przedsionka, które przekształcają bodźce mechaniczne w celu obsługi specjalnego zmysłu równowagi, podczas gdy komórki rzęsate słuchowe w narządzie Cortiego są głównymi przetwornikami odpowiedzialnymi za słuch 1. Specyfikacja losu komórek w tych nabłonkach sensorycznych oraz morfogeneza kanałów półkolistych i ślimacznicy odbywają się podczas drugiego tygodnia gestacji u myszy i są w dużej mierze zakończone przed narodzinami 2,3. Badania rozwojowe wewnętrznego ucha myszy są rutynowo przeprowadzane poprzez pobieranie embrionów transgenicznych na różnych etapach embrionalnych lub ponatalnych, aby uzyskać wgląd w molekularne podstawy fenotypów komórkowych i/lub morfologicznych 4,5. Stawiamy hipotezę, że transfer genów do rozwijającego się wewnętrznego ucha myszy in utero w kontekście badań nad uzyskaniem i utratą funkcji stanowi uzupełniające podejście do tradycyjnej transgenezy myszy w badaniu mechanizmów genetycznych leżących u podstaw rozwoju wewnętrznego ucha ssaków6.
Przedstawiony tutaj paradygmat eksperymentalny do prowadzenia badań nad nienaturalną ekspresją genów w rozwijającym się uchu wewnętrznym myszy składa się z trzech głównych etapów: 1) laparotomii brzusznej; 2) mikroiniekcji przezmacicznej; oraz 3) elektroporacji in vivo. Laparotomia brzuszna jest chirurgiczną techniką przeżycia u myszy, która umożliwia wyewagowanie macicy w celu uzyskania dostępu eksperymentalnego do implantowanych embrionów7. Mikroiniekcja przezmaciczna polega na wykorzystaniu szlifowanych, szklanych kapilarnych mikropipet do wprowadzenia plazmidu ekspresyjnego do światła pęcherzyka słuchowego (otocysty). Elektroporacja in vivo polega na zastosowaniu prostokątnych impulsów prądu stałego w celu wprowadzenia plazmidu ekspresyjnego do komórek progenitorowych8-10.
Wcześniej opisaliśmy tę technikę transferu genów opartą na elektroporacji, zawierającą szczegółowe uwagi do każdego kroku protokołu11. Techniki eksperymentalnej embriologii myszy mogą być trudne do opanowania na podstawie samego tekstu i statycznych obrazów. W niniejszej pracy demonstrujemy 3 etapy procedury transferu genów. Co najważniejsze, wykorzystujemy cyfrową mikroskopię wideo, aby precyzyjnie pokazać, jak: 1) określić orientację zarodka in utero; 2) zmienić orientację zarodków w celu precyzyjnego skierowania wstrzykiwań do otocysty; 3) mikroiniekcjonować DNA wymieszane z roztworem barwnika śledzącego do otocysty w dniach embrionalnych 11.5 i 12.5; 4) elektroporować wstrzykniętą otocystę; oraz 5) znakować elektroporowane zarodki w celu selekcji postnatalnej po narodzinach. Przedstawiamy reprezentatywne przykłady pomyślnie przetransfekowanych ucha wewnętrznych; ilustracyjny przewodnik po najczęstszych przyczynach błędnego celowania w otocystę; omawiamy, jak unikać powszechnych błędów metodologicznych; oraz prezentujemy wytyczne dotyczące opracowania protokołu opieki nad zwierzętami w ramach transferu genów in utero.