Artigo de método

Segmentação de estruturas cerebrais profundas com Microinjeções para entrega de drogas, vetores virais, ou Transplantes de Células

DOI:

10.3791/2082

1 de dezembro de 2010

Neste artigo

Resumo

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Neste artigo, vamos mostrar um método para fazer agulhas capilar de vidro com um lúmen 50 mícrons. Esta técnica reduz significativamente os danos cerebrais, minimiza difusão passiva de drogas e permite uma segmentação precisa no cérebro de roedores.

Resumo

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Microinjeções no parênquima cerebral são procedimentos importantes para entregar drogas, vetores virais ou transplantes de células. A lesão cerebral que uma agulha de injeção produz durante sua trajetória é uma grande preocupação, especialmente no cérebro do rato, não só para o cérebro é pequeno, mas às vezes também de múltiplas injeções são necessárias. Mostramos aqui um método para produzir agulhas capilar de vidro com um lúmen 50 mícrons, que reduz significativamente os danos cerebrais e permite uma segmentação precisa no cérebro de roedores. Este método permite uma entrega de pequenos volumes (20-100 nl), reduz os riscos de sangramento, e minimiza a difusão passiva de drogas dentro do parênquima cerebral. Usando diferentes tamanhos de tubos capilares de vidro, ou mudando o lúmen da agulha, vários tipos de substâncias e células pode ser injetado. Microinjeções com um tubo de vidro capilar representam uma melhoria significativa nas técnicas de injeção e cerebral profunda segmentação com danos colaterais mínimos em pequenos roedores.

Protocolo

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  1. Fazer agulhas de vidro antes da cirurgia mouse:
    1. Coloque o tubo de vidro capilar em um extrator de micropipeta.
    2. O calor do meio do tubo de vidro para suavizar o tubo de vidro na área localizada.
    3. Estique o tubo de vidro ao longo de seu eixo longitudinal por uma distância inicial suficiente para causar uma redução no diâmetro do tubo de vidro na área localizada.
    4. Mantenha o tubo de vidro que se estende até que quebre. Desta forma, dois idênticos agulhas único barril são obtidos.
  2. Coloque a agulha de vidro em uma microforge. Um ângulo de 30 ° é suficiente para chanfrar a ponta.
  3. Verifique sob o microscópio que cada agulha tem o diâmetro correto interior. Para a maioria das drogas hidrofílicas um diâmetro 30-50 mM interior é ideal (figura 1).
  4. Encha-se a agulha com óleo mineral a partir da maior final de agulha de vidro. Deixe que o óleo mineral (MSDS, Cat. M7700) entra por capilaridade, até atingir ~ 50% do comprimento do tubo capilar. Coloque a vácuo de alta gordura (Dow Corning, Cat. 05054-AB) em todo o êmbolo para selar o maior ponta da agulha.
  5. Insira o êmbolo pelo maior ponta da agulha e empurre delicadamente o óleo mineral até que uma pequena gota de óleo é visto saindo da ponta da agulha de vidro.
  6. Segura a agulha de vidro no suporte do microinjetor.
  7. Anestesiar o rato com Avertin 2,5% (2,2,2-tribromoetanol + terc-amil álcool, 01:01 w / v). Dose de 25 30μL por grama intraperitoneal.
  8. Coloque uma almofada de aquecimento no aparelho estereotáxico para manter a temperatura corporal do animal a 37 ° C.
  9. Lugar e segura a cabeça do rato no dispositivo estereotáxico usando barras de ouvido e um suporte de dentes.
  10. Limpe a cabeça do rato com a solução de gluconato de clorexidina 0,1%, seguido por etanol 70% e gluconato de clorexidina 0,1% pela segunda vez.
  11. Inciso a pele com uma lâmina cirúrgica # 15 de orelhas de rato para a linha do crânio Lamba.
  12. Polonês do crânio com um cotonete para secar o produto e puxar a pele para fora do campo cirúrgico.
  13. Use a ponta da agulha de vidro para apontar para o vértice da sutura bregma. Lá você tem que definir a posição inicial do injetor (a coordenada "zero").
  14. Definir o ponto a ser perfurado, movendo o "X" e "Y" eixo do dispositivo estereotáxico sobre o crânio.
  15. Broca com muito cuidado buracos na coordenada selecionada. Microdrills e ferramentas de outros metais foram previamente esterilizado a 250 ° C por 60 segundos com um pano seco de contas de vidro esterilizador (Cole Palmer, Cat. No. EW-10779-00).
  16. Com uma pinça fina remover com cuidado a camada mais profunda do osso e romper a membrana duramatter (você vai ver algum fluido cérebro-espinhal vazando).
  17. Confirmar que a agulha pode passar por buracos perfurados.
  18. Pipetar 1 mL da droga você quer injetar e colocá-lo em um pequeno pedaço de parafilme.
  19. Coloque o parafilme sobre o crânio.
  20. Sugam a droga girando a roda microinjetor, enquanto verifica sob o microscópio que o fluido está subindo para dentro da agulha de vidro.
  21. Remover o parafilme e re-definir a coordenar zero.
  22. Mover a agulha para as coordenadas selecionado, o porta até que a ponta da agulha de vidro tocar suavemente na superfície do cérebro e definir a "Z" coordenar a zero.
  23. Introduzir a agulha de vidro para o parênquima cerebral em profundidade selecionada.
  24. Injetar a droga lentamente a uma taxa de ~ 1 nl / sec.
  25. Quando o volume desejo é injetado, deixe o difuso de drogas dentro do parênquima por 2 min. Em seguida, avance para remover a agulha suavemente e lentamente.
  26. Cola a ferida cirúrgica e remover o animal a partir do dispositivo estereotáxico e colocar o animal em uma gaiola pré-aquecido contendo uma cama limpa para a recuperação da anestesia.
  27. Para fornecer analgesia pós-operatória todos os animais receberam 5 mg / kg subcutânea Ketorolac cada hora de 12 para 24 h.

Resultados representativos:

Ao seguir este protocolo, uma injeção muito precisa é obtida e uma faixa muito estreita agulha minimiza lesão cerebral. Como resultado representante deste método, injetamos lysophosphatidyl colina (lysolecithin) no corpo caloso, que produz desmielinização de tratos de substância branca 1-4. Para minimizar a lesão cerebral produzido pela agulha de vidro, injetou apenas 20 nl de lysolecithin no corpo caloso, mas se necessário maior volume de até 200 nl pode ser injetado com o mesmo método. Desmielinização é detectada pela ausência de mielina expressão da proteína básica na tratos de substância branca (Figura 2).

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Figura 1. Uma agulha de vidro com um diâmetro de 50 mícrons. Distância entre dois ticks curtana escala representa um comprimento de 50 mícrons.

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Figura injeção Lysolecithin 2. No corpo caloso. Desmielinização é mostrado como um não a expressão da proteína básica de mielina (área pontilhada). Observe o pequeno tamanho do vidro do trato agulha (setas). Bar = 100 mm

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Discussão

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O método mostrou neste vídeo é muito útil para entregar a maioria das drogas ou vetores virais em lugares muito precisos para o cérebro. Algumas das principais vantagens desta técnica são a confiabilidade do ponto de focalização, a precisão das injeções eo pequeno tamanho da lesão cerebral e danos trato 1, 2, 5, 6. Uma vez que a técnica é padronizada a faixa de 50 mm deve mistargeting ou menos 1, 2. Transplantes de células também pode ser feito usando mais amplo, 100-150 mM 7-9, agulhas....

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Divulgações

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Não há conflitos de interesse declarados.

Agradecimentos

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OG-P foi apoiada por CONACyT s subvenção (CB-2008-101476) e Fraba (686/10). AQ-H apoiado pelo Instituto Nacional de Saúde, o Howard Hughes Medical Institute, da Robert Wood Johnson Foundation e da Fundação Maryland células-tronco.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Tubo de vidro capilarWiretrol I5-000-1001
Extrator de micropipetaKopf InstrumentsModelo 730
MicroforgeWorld Precision Instruments, Inc.Modelo 48000
Óleo mineralMSDSM7700
Graxa de alto vácuoDow Corning05054-AB
Anestesia: 2,5% Avertin2,2,2-tribrom– thanol + álcool terc-amílico, 1:1 w/v
Almofada de aquecimentoMastexModelo 900
Kopf InstrumentsModelo Kopf-900
Lâmina de bisturi cirúrgico # 15Medi-Cut
Micro drillerIdeal Micro Drill67-1000
Pinça finaFerramentas de ciência
1-μ L MicropipetaRainin
Parafilm M.
Microscópio cirúrgicoCarl Zeiss, Inc.Vasiorkop com sistema
MicroinjetorNarishige InternationalModelo MO-10
Dispositivo estereotáxico finaContraves

Referências

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  1. Menn, B. Origin of oligodendrocytes in the subventricular zone of the adult brain. J Neurosci. 26, 7907-7918 (2006).
  2. Gonzalez-Perez, O., Romero-Rodriguez, R., Soriano-Navarro, M., Garcia-Verdugo, J. M., Alvarez-Buylla, A. Epidermal Growth Factor Induces the Progeny of Subventricular Zone Type B Cells to Migrate and Differentiate into Oligodendrocytes. Stem Cells. 27, 2032-2043 (2009).
  3. Hall, S. M. Some aspects of remyelination after demyelination produced by the intraneural injection of lysophosphatidyl choline. J Cell Sci. 13, 461-477 (1973).
  4. Webster, G. R., Thompson, R. H. Observations on the presence of lysolecithin in nervous tissues. Biochim Biophys Acta. 63, 38-45 (1962).
  5. Doetsch, F., Caille, I., Lim, D. A., García-Verdugo, J. M., Alvarez-Buylla, A. Subventricular Zone Astrocytes Are Neural Stem Cells in the Adult mammalian Brain. Cell. 97, 1-20 (1999).
  6. Doetsch, F., Petreanu, L., Caille, I., Garcia-Verdugo, J. M., Alvarez-Buylla, A. EGF converts transit-amplifying neurogenic precursors in the adult brain into multipotent stem cells. Neuron. 36, 1021-1034 (2002).
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  8. Richardson, R. M., Barbaro, N. M., Alvarez-Buylla, A., Baraban, S. C. Developing cell transplantation for temporal lobe epilepsy. Neurosurg Focus. 24, E17-E17 (2008).
  9. Alvarez-Dolado, M. Cortical inhibition modified by embryonic neural precursors grafted into the postnatal brain. J Neurosci. 26, 7380-7389 (2006).

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