$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Móżdżek zawiera ponad połowę neuronów w mózgu i historycznie był określany jako centrum kontroli motorycznej i równowagi w mózgu1. Niedawne badania wykazały, że móżdżek odgrywa kluczową rolę w różnych innych funkcjach, w tym w poznaniu, przetwarzaniu nagrody i afekcie2,3,4,5.
Móżdżek ma dobrze opisaną anatomię: obszar kory składa się z granulek, Purkinjego i warstw molekularnych. Komórki ziarniste tworzą warstwę komórek ziarnistych i wysyłają dane wejściowe przez równoległe włókna do dendrytów komórek Purkinjego warstwy molekularnej, które również otrzymują dane wejściowe od włókien pnących pochodzących z dolnej oliwki. Komórki Purkiniego wysyłają hamujące projekcje do komórek w głębokich jądrach móżdżku (DCN), które służą jako główne wyjście z móżdżku. Wyjście tego obwodu móżdżku jest dodatkowo modulowane przez aktywność interneuronów hamujących w korze móżdżku, w tym komórek Golgiego, gwiaździstych i koszyczkowych4. Ta jednostka funkcjonalna móżdżku jest rozmieszczona we wszystkich zrazikach kory móżdżku. Pomimo tego stosunkowo jednolitego obwodu w móżdżku, dowody z literatury neuroobrazowej na temat ludzkiej neuroobrazowania i badań na pacjentach wskazują na funkcjonalną heterogeniczność móżdżku6,7.
Kora móżdżku może być podzielona na dwa główne obszary: wermisy zdefiniowane przez linię środkową i półkule boczne. Robak można dalej podzielić na płatki przednie i tylne. Te odrębne obszary móżdżku są zaangażowane w przyczynianie się do różnych zachowań. Wzorce aktywności wywołane zadaniami lub wolne od zadań sugerowały, że przednie obszary robaka bardziej przyczyniają się do funkcji motorycznych, podczas gdy tylne robaki bardziej przyczyniają się do poznania6,7. Robak jest również związany z afektem i emocjami, podczas gdy półkule móżdżku przyczyniają się do funkcji wykonawczych, wzrokowo-przestrzennych, językowych i innych funkcji mnemotechnicznych8. Ponadto badania anatomiczne dostarczyły dowodów na to, że funkcjonalnie odrębne regiony móżdżku są połączone z różnymi obszarami kory mózgowej9. Mapowanie objawów zmian ujawniło, że pacjenci z udarami wpływającymi na przednie płatki (rozciągające się do zrazika VI) mieli gorszą wydajność w zadaniach motorycznych, podczas gdy pacjenci z uszkodzeniem tylnych obszarów płata i półkul wykazywali deficyty poznawcze przy braku zespołu motorycznego móżdżku10. Wreszcie, regionalna patologia móżdżku w chorobie wskazuje, że funkcjonalnie odrębne regiony móżdżku są również różnie podatne na chorobę11,12.
Chociaż znacznie mniej zbadane, wstępne dowody wskazują na wyraźne sygnatury ekspresji genów w obszarach kory móżdżku. Ekspresja Zebryny II w komórkach Purkinjego wykazuje specyficzne dla regionu wzorce w robaku, tak że w tylnych zrazikach jest więcej komórek dodatnich Zebryny II, a mniej w przednich płatkach13. Koreluje to również z regionalnie odmienną funkcją fizjologiczną, ponieważ komórki Purkinjego ujemne Zebrin II wykazują wyższą częstotliwość wypalania tonicznego niż komórki Purkinjego, które są Zebrin II dodatnie14.
Oprócz kory móżdżku, móżdżek zawiera głębokie jądra móżdżku (DCN), które służą jako główne wyjście dla móżdżku. Jądra składają się z jąder przyśrodkowych (MN), interlokowanych (IN) i bocznych (LN). Obrazowanie funkcjonalne i badania na pacjentach wykazały, że DCN również uczestniczy w różnych zachowaniach15, ale bardzo niewiele badań analizuje zmianę ekspresji genów w DCN.
Postępy w technikach molekularnych umożliwiły ocenę regionalnej ekspresji genów w mózgu i odkryły niejednorodność między i wewnątrz różnych regionów mózgu, zarówno w stanach fizjologicznych, jak i chorobowych16. Takie badania sugerują, że móżdżek różni się od innych obszarów mózgu. Na przykład stosunek neuronów do komórek glejowych w móżdżku jest odwrócony w porównaniu z innymi obszarami mózgu1. Nawet w normalnych warunkach fizjologicznych ekspresja genów prozapalnych jest zwiększona w móżdżku w porównaniu z innymi obszarami mózgu17. Techniki molekularne okazały się również bardzo przydatne w identyfikacji szlaków, które przyczyniają się do patogenezy chorób móżdżku. Na przykład sekwencjonowanie RNA całych ekstraktów móżdżku zidentyfikowało geny zmienione w transgenicznym mysim modelu ataksji rdzeniowo-móżdżkowej typu 1 (SCA1) specyficznym dla komórek Purkinjego w porównaniu z ich kontrolami typu dzikiego. Takie dowody ujawniły kluczowe szlaki molekularne leżące u podstaw patogenezy komórek Purkinjego móżdżku i pomogły zidentyfikować potencjalne cele terapeutyczne18. Jednak ostatnie badania sugerują, że istnieją różnice w podatności na choroby w różnych regionach móżdżku11,12,19. Może to wskazywać, że w różnych regionach móżdżku zachodzą kluczowe zmiany, które mogą być zamaskowane lub niewykryte za pomocą ekstraktów z całego móżdżku. W związku z tym istnieje potrzeba opracowania technik, które pozwolą naukowcom badać profile molekularne w różnych obszarach móżdżku.
Proponowana tutaj technika opisuje powtarzalną metodę preparowania czterech odrębnych regionów móżdżku myszy w celu wyizolowania RNA z tych regionów i zbadania regionalnych różnic w ekspresji genów. Schemat móżdżku myszy w Rysunek 1A podkreśla robaki na niebiesko, a półkule na żółto. W szczególności technika ta umożliwia wyizolowanie czterech regionów: głębokich jąder móżdżku (DCN) (pola z czerwonymi kropkami w Ryc. 1A), kora móżdżku przedniego robaka (CCaV) (ciemnoniebieska w Ryc. 1A), kora móżdżku tylnego robaka (CCpV) (jasnoniebieska w Ryc. 1A) i kora móżdżku półkul (CCH) (żółta w Rycina 1A)). Oceniając ekspresję genów w tych regionach oddzielnie, możliwe będzie zbadanie mechanizmów molekularnych leżących u podstaw dyskretnych funkcji tych różnych regionów, a także potencjalnych różnic w ich podatności na choroby.