Utrata kontroli nad dobrowolnymi ruchami, która wynika z chorób neurologicznych, takich jak choroba neuronu ruchowego i rdzeniowego, a także zanik mięśni Duchenne'a, jest wyniszczającym stanem, który ma duży i długotrwały wpływ na codzienne życie dotkniętych osób. W ciągu ostatniej dekady wysiłki badawcze mające na celu powstrzymanie lub przynajmniej opóźnienie szkodliwych skutków tych chorób nerwowo-mięśniowych były priorytetem dla wielu klinicystów i naukowców na całym świecie. W związku z tym najnowsza generacja modeli zwierzęcych, które naśladują te choroby nerwowo-mięśniowe, odegrała zasadniczą rolę w uzyskaniu fundamentalnych informacji na temat mechanizmów fizjologicznych leżących u podstaw rozwoju i progresji tych schorzeń 1-13. Leczenie tych chorób nerwowo-mięśniowych wymaga bezpośredniego dostępu do rdzenia kręgowego i może być osiągnięte poprzez iniekcje do rdzenia kręgowego 14,15. Ostatnie postępy w terapii genowej są również ukierunkowane na mięśnie poprzecznie prążkowane kończyn górnych i dolnych w celu transportu genów terapeutycznych do odpowiednich α neuronów ruchowych, które znajdują się w rogu brzusznym rdzenia kręgowego 1,9-13. Jednak ta niegdyś obiecująca strategia nie poprawiła wyników leczenia tych schorzeń neurologicznych. Chociaż można stwierdzić, że te słabe wyniki można przynajmniej częściowo przypisać niskiej skuteczności tych ochronnych genów, nie można wykluczyć niskiej skuteczności tych metod dostarczania genów.
Płytki końcowe silnika (MEP) to wyspecjalizowane obszary szkieletowych włókien mięśniowych, które są wcięte przez zakończenia aksonów dużych obwodowych włókien ruchowych pochodzących z α neuronów ruchowych. Zakończenia włókien nerwów obwodowych i MEP tworzą razem połączenie nerwowo-mięśniowe, czyli miejsce, w którym impulsy synaptyczne są wyzwalane przez następcze uwalnianie neuroprzekaźnika, acetylocholiny. Co ważne, związek między obwodowymi włóknami nerwowymi a MEP jest dwukierunkowy, chociaż różne silniki są odpowiedzialne za transport cząsteczek i organelli w kierunku i od somaty neuronu 16-18. W świetle tych uwarunkowań anatomicznych, MEP wydają się być celami z wyboru w zakresie dostarczania, a następnie wstecznego transportu materiału genetycznego do odpowiednich neuronów ruchowych. W tym kontekście nie jest zaskakujące, że powodzenie transdukcji neuronów ruchowych w dużej mierze zależy od odległości między domięśniowym wstrzyknięciem wektorów wirusowych a MEP mięśni 19-20. Co zaskakujące, dokładna lokalizacja stref MEP na włóknach mięśniowych laboratoryjnego szczura i myszy, dwóch gatunków z wyboru do modelowania chorób nerwowo-mięśniowych, nie była dostępna do niedawna.
Stworzyliśmy kompleksowe mapy regionu MEP dla kilku mięśni kończyn przednich u szczura i myszy 21-22. Niedawno pokazaliśmy szczegóły organizacji regionu MEP dla kilku mięśni kończyny tylnej myszy 23, a obecnie analizujemy cechy MEP na tylnej kończynie szczura. W naszych rękach domięśniowe wstrzyknięcia znaczników wstecznych skierowane do całych stref MEP w tych mięśniach spowodowały powstanie większej liczby znakowanych neuronów ruchowych, które obejmują więcej segmentów rdzenia kręgowego niż wcześniej zgłaszano. Poniżej przedstawiamy protokół, który został opracowany w ciągu ostatnich kilku lat w celu ujawnienia lokalizacji MEP na powierzchni zewnętrznej, a także na całej głębokości mięśni kończyn tylnych i przednich zarówno u myszy, jak i szczura.