$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Postęp techniczny w dziedzinie neuronauki pozwolił naukowcom na precyzyjne identyfikowanie i kontrolowanie aktywności poszczególnych populacji neuronów1. Przyczyniło się to do lepszego zrozumienia podstaw obwodów neuronalnych i ich wpływu na zachowanie zwierząt, a także do zrewidowania ustalonych dogmatów2,3. Wśród tych nowatorskich narzędzi, strategie optogenetyczne i chemogenetyczne wywarły głęboki wpływ nie tylko na jakość odkryć, ale także na sposób, w jaki eksperymenty są opracowywane i projektowane4. W niniejszym manuskrypcie skupiamy się na chemogenetycznych strategiach kontrolowania aktywacji neuronów za pomocą zmodyfikowanych strategii receptor-ligand. Receptory projektanta aktywowane wyłącznie przez (DREADDs) reprezentują jedno z najpopularniejszych narzędzi chemogenetycznych do zdalnego sterowania aktywnością neuronalną, jak to zostało sprawdzone przez Roth 20165. DREADDs wykorzystują zmodyfikowane muskarynowe receptory acetylocholiny, które są specyficznie aktywowane przez obojętny ligand, N-tlenek klozapiny (CNO)6.
Większość badań używa CNO podawanego przez iniekcje dootrzewnowe (i.p.), które skutecznie kontroluje dawkę i czas aktywacji zmodyfikowanych receptorów w ostry sposób. Jednakże, gdy wymagana jest powtarzająca się lub przewlekła aktywacja DREADD, zastosowanie wielokrotnych zastrzyków i.p. staje się niewykonalne. Aby rozwiązać ten problem, opisano różne strategie przewlekłego dostarczania CNO, w tym wszczepione minipompy7 i kaniule wewnątrzczaszkowe8,9. W różnym stopniu wszystkie te strategie powodują u zwierząt stres i ból10 i wymagają interwencji chirurgicznej, która może mieć również bezpośredni wpływ na testowane reakcje behawioralne11. W tym miejscu opisujemy trzy nieinwazyjne strategie przewlekłego dostarczania CNO.
W tym celu, myszom wstrzyknięto stereotaktycznie do hipokampa wirusa związanego z adenowirusem (AAV) kodującym zmodyfikowaną wersję pobudzającego receptora muskarynowego M3 (hM3Dq), który po aktywacji przez ligand CNO prowadzi do wybuchowego wystrzeliwania neuronów6. Wcześniej wykazano, że pojedyncza kropla do oczu zawierająca CNO może skutecznie wywołać silną aktywację neuronów wykazujących ekspresję DREADD12. W tym miejscu opisujemy zmodyfikowaną metodę powtarzalnego podawania kropli do oczu. Aby osiągnąć przewlekłą i trwałą kontrolę nad receptorami projektanta, następnie opisujemy nieinwazyjną strategię dostarczania CNO myszom przez wodę pitną. Na koniec opisujemy alternatywny paradygmat dostarczania CNO do wody pitnej w ograniczonym oknie czasowym. Aktywność lokomotoryczna myszy, a także zachowania związane z piciem i spożywaniem słodkich roztworów kalorycznych, są w większości ograniczone do ciemnej części cyklu światło/ciemność13,14. Dlatego przyjęliśmy protokół oparty na preferencjach myszy do sacharozy. Mierząc indukcję natychmiastowego wczesnego genu c-Fos w komórkach zakażonych AAV, jako odczyt aktywacji neuronalnej12,15, odkryliśmy, że te strategie dostarczania CNO silnie aktywują neurony kontrolowane przez DREADD przez dłuższy czas.