$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Mysz jest szeroko stosowana w neurobiologii, ponieważ łatwo nią manipulować genetycznie. Techniki nokautu genów pozwalają naukowcom zbadać, w jaki sposób każdy czynnik genetyczny kształtuje zachowania myszy. Co więcej, system cre-loxp stanowi cenne narzędzie do nokautowania genów specyficznych dla typu tkanek i komórek u myszy, co umożliwia naukowcom badanie funkcji genów w różnych tkankach. 1 Jednak w praktyce wzorce ekspresji promotorów cre są trudne do kontrolowania i do tej pory wielu uznanych kierowców cre nie osiągnęło ekspresji specyficznej dla regionu. 2,3
Alternatywnie, stereotaktyczne wstrzykiwanie jest metodą ukierunkowaną na określone obszary mózgu dorosłej myszy. Poprzez wstrzykiwanie genetycznie modyfikowanych wirusów wykazujących ekspresję cDNA lub shRNA można osiągnąć specyficzną dla regionu modulację ekspresji genów. Chociaż rozmiar mózgu każdej myszy jest różny, lokalizację określonych obszarów mózgu można określić za pomocą współrzędnych stereotaktycznych ustawionych na podstawie punktów orientacyjnych na czaszce mózgu myszy. Najczęściej używanymi punktami orientacyjnymi są bregma, lambda i linia międzyuszna. Korzystając ze współrzędnych uzyskanych z atlasu mózgu4, dokładne położenie każdego obszaru mózgu można określić na podstawie osi przednio-tylnej (A/P), przyśrodkowo-bocznej (M/L) i grzbietowo-brzusznej (D/V) od przecięcia linii bregma/międzyusznej. Zazwyczaj wirusy wstrzykiwane do mózgów myszy są znakowane czerwonym lub zielonym białkiem fluorescencyjnym (RFP lub GFP), dzięki czemu zastrzyki można potwierdzić za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej.
Oceny zachowania myszy są szczególnie potrzebne do podstawowych badań nad zaburzeniami psychicznymi. Objawy zaburzeń psychicznych u pacjentów zazwyczaj wiążą się z nieprawidłowymi zachowaniami. Niektóre z tych ludzkich zachowań są ewolucyjnie konserwatywne i mogą być bezpośrednio naśladowane i obserwowane u myszy. Na przykład depresję można modelować u myszy, mierząc rozpacz behawioralną. Osoby z depresją często czują, że nic, co robią, nigdy nie pomoże, co jest objawem, który może ostatecznie doprowadzić do samobójstwa. U gryzoni można to modelować za pomocą testu wymuszonego pływania (FST), który mierzy czas, w którym mysz pływa w porównaniu z unoszącym się w basenie wodnym (postrzeganym jako poddanie się). Ten paradygmat jest potwierdzany przez ratowanie fenotypu za pomocą leków przeciwdepresyjnych. 7,8,9 Myszy, które otrzymały leki przeciwdepresyjne, spędzą znacznie mniej czasu w bezruchu w porównaniu z nieleczonymi kontrolami. Inny test behawioralny, Test Otwartego Pola (OFT) jest przeznaczony do oceny lokomocji u myszy, a dodatkowo może być stosowany do analizy fenotypu lękowego u myszy. 5,6 TGLTest ten opiera się na założeniu, że myszy czują się bezpieczniej, gdy znajdują się blisko ściany na nowym otwartym polu. Myszy typu dzikiego w końcu będą eksplorować nowe środowisko, ponieważ są ciekawskimi zwierzętami. Jednak spędzanie mniejszej ilości czasu w środku pola wskazuje na niepokój myszy, ponieważ mysz nie będzie w stanie przezwyciężyć początkowego strachu wywołanego przez nowe środowisko. Lęk myszy, mierzony ilością czasu spędzonego w środku otwartego pola, można porównać do lęku klinicznego u ludzi, który jest obecny w wielu zaburzeniach psychicznych.
Połączenie zastrzyków stereotaktycznych z paradygmatami behawioralnymi to nowatorski sposób na zmianę ekspresji określonego genu w docelowym obszarze mózgu. Następnie można określić wpływ modulowanej ekspresji genów na zachowania myszy. W przeciwieństwie do nokautu całego mózgu, ta metoda jest szczególnie przydatna, ponieważ celuje tylko w określone obszary mózgu. Ponadto zastrzyki stereotaktyczne są zwykle wykonywane u dorosłej myszy typu dzikiego, dlatego endogenna ekspresja genów została utrzymana przez wszystkie etapy rozwoju. Metoda ta pozwoli uniknąć efektu mylącego, jeśli gen jest niezbędny do przeżycia w embrionalnym lub postnatalnym etapie rozwoju. Jednym z głównych ograniczeń jest to, że myszy eksperymentalne muszą przejść inwazyjną operację, w której czaszki myszy muszą zostać otwarte. Co więcej, stopień modulacji genu zależy od miana i skuteczności wirusa. Wirus musi zostać wstrzyknięty w odpowiedni region za pomocą współrzędnych stereotaktycznych, co wymaga specjalnych instrumentów. Weryfikacja prawidłowego miejsca wstrzyknięcia może zostać przeprowadzona wyłącznie po sekcji zwłok.
Ta metoda była wcześniej używana do testowania udziału określonego genu w różnych chorobach neurologicznych. Na przykład, wirusowe RNAi ukierunkowane na gen Th (który umożliwia syntezę dopaminy) wstrzyknięto do istoty czarnej compacta i przeprowadzono analizę zachowania lokomotorycznego. 10 W innym badaniu zastosowano stereotaktyczne wstrzyknięcie lentiwirusa wyciszającego DISC1 w celu oceny zachowania myszy w odniesieniu do schizofrenii. Knockdown DISC1 doprowadził do zwiększonej lokomocji w odpowiedzi na nowość (równoległe objawy pozytywne w schizofrenii) i większego unieruchomienia FST. 11 Podobnie, dodatkowe badanie wykazało, że nadekspresja 5-HT1B doprowadziła do zwiększonego zachowania eksploracyjnego w OFT, co jest zgodne z fenotypem przeciwlękowym przy użyciu tej metody. 12 Zastrzyki stereotaktyczne mogą dostarczyć wirusa cre w celu wywołania rekombinacji u myszy cre-loxp. Metodę tę zastosowano do selektywnego usuwania receptora Y2 w ciele migdałowatym i jądrze łożyska prążkowia końcowego. Po analizie behawioralnej stwierdzono, że myszy te mają fenotyp przeciwdepresyjny, gdy gen został usunięty w centralnym ciele migdałowatym, ale nie mają fenotypu, gdy gen został usunięty w ciele migdałowatym podstawno-bocznym lub jądrze łożyska prążkowia końcowego. 13 W ten sposób technika ta zapewnia unikalne narzędzie do badania wpływu genetycznego na zachowania zwierząt.