Summary
本文介绍如何microinject病毒载体到小鼠大脑中，然后在条件性位置偏爱的范例，包括收购，灭绝和恢复阶段测试。
Abstract
显微注射重组腺相关病毒（腺相关病毒）载体表达Cre重组酶分为不同的选择性敲除基因的小鼠的大脑区域允许增强时间和特定区域控制基因缺失，现有的方法相比。 ，虽然有条件删除也可以实现通过交配小鼠表达Cre重组酶的小鼠骨髓基因小鼠的特定基因的启动子的控制下，立体显微注射允许针对离散的大脑区域在实验者的利益确定的时间点。在可卡因条件性位置偏爱，以及其他可卡因的行为范式，如自行服用或精神运动性过敏，可以涉及撤回，的灭绝和/或恢复阶段的背景下，这种技术是特别有用的，在探索这些不同的靶基因的独特贡献可卡因诱发塑性行为模型阶段。具体而言，这种技术允许选择性消融治疗的靶基因的行为在离散阶段，以测试他们的贡献，跨越时间的行为。最终，这种认识可以更有针对性的治疗药物，最好能够解决自己每个阶段成瘾行为的最有力的风险因素。
Introduction
可卡因是一种高度加强精神兴奋剂。反复接触后，一些发生在分子和细胞适应奖励相关的大脑电路，被认为是导致强迫性药物寻求行为，促使高的复发率，构成了严重的临床问题1。可卡因发挥这些长期持久的行为通过调节基因表达的影响。要研究长期使用可卡因的适应问题，潜伏期的啮齿动物模型已被广泛使用。其中一个这样的模型是条件性位置偏爱（CPP）的范式。这种模式涉及一个有学问的发展之间的关联以前中性的环境和可卡因的奖赏。可卡因与特定室的几个配对后，动物被允许自由地探索可卡因成对和非可卡因配对环境，如果他们愿意的药物配对室，他们说已经获得了可卡因诱发的放置ê偏好。此外，消退训练期间，这种范式可以用来研究可卡因寻求行为的特定上下文恢复。
相比，像上瘾的行为的其他行为模型，如精神运动性的敏化作用，这是用来研究长期可卡因诱导的行为和分子可塑性的2,3和自行给药（SA），被认为是更准确地模仿上瘾的类似的行为在人类中发现，卜蜂范式是一个简单的过程，研究可卡因情境学习4。 CPP协议，可以方便地扩展到包括灭绝和恢复阶段，类似于SA，允许调查机制，基本药物的渴求和复发5-7，这被认为是发生在人类的药物复述方面寻找行为和药物-线索诱发复发8-10。
一种机制是基础可卡因诱导的行为可塑性，是每个不同的阶段，CPP，包括收购，消光，复职的特点，是在不同的脑区激活基因表达的独特的签名。直接测试奖励相关的大脑区域内的基因介导可卡因诱发行为的变化，它是有用的，能够选择性地在特定区域的方式来操纵他们。实现这一目标的方法之一是microinject重组腺相关病毒（腺相关病毒）载体，表达Cre重组酶的小鼠骨髓小鼠LoxP位点两侧的靶基因的老鼠分为不同的脑区，采用立体定向手术。此方法允许非常精确的时间和区域的控制基因在何时何地被烧蚀，在两个分割和未分化的神经元，而不会引起免疫反应11-13。这种控制水平是一个重要的小鼠骨髓小鼠繁殖瓦特比传统的Cre-LoxP位技术的优势第i个小鼠表达Cre重组酶的内源基因的启动子的控制下，在这种基因缺失的定时和分布，可以更严格的调控。另外，病毒载体介导的基因敲除的情况下，潜在的发展，可能会发生使用传统的基因敲除策略的补偿效应。
除了可卡因CPP，这里描述的小鼠骨髓的小鼠的大脑注射Cre重组腺相关病毒特定基因可应用于无处不在的行为范式，涉及到不同的阶段，包括自我管理和精神致敏评估的作用。例如，我们的实验室已利用Cre重组腺相关病毒技术研究的作用钙1.2 L-型钙离子通道的可卡因精神运动性过敏14。具体来说，腺相关病毒注射到Cre重组酶基因编码钙1.2两侧装接loxP小鼠伏隔核（NAC），以证明钙v 14,15。然而，腺相关病毒酶Cre的策略不能使用，如果不存在与感兴趣的基因的小鼠骨髓小鼠，评估L-型钙1.3的Ca 2 +通道的精神运动性致敏作用时，我们的经验。因此，限制使用腺相关病毒的Cre呈现本身，如果条件不存在一个特定基因的小鼠。然而，rAAVs，击倒靶基因表达的siRNA可以用来检查CA 1.3通道14,15的作用，因为我们已经做了。
微量注射腺相关病毒的Cre小鼠骨髓小鼠成离散的脑区，然后测试他们在CPP范式允许调查调解类似上瘾的行为的各个阶段，他们行事的特定基因。使用这种范式反复可卡因管理在本质上帮助我们了解如何劫持BRAINS奖励电路造成适应不良分子信号传导通路和基因表达的变化，导致上瘾的状态1,16,17。
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Protocol
所有的程序都按照威尔康乃尔医学院实验动物护理和使用委员会规则进行。
1。立体定向交货病毒载体的制备和设置
- 如果通过一个非无菌的表面接触到被污染的仪器，无菌拭子，或手戴无菌手套，丢弃或重新消毒的仪器，用热珠灭菌，丢弃棉签或改变到新的无菌手套。
- 将鼠标笼散热块上的床上用品，以温热为手术后的恢复。
- 电动剃须刀剃须头，乙醇和碘消毒头皮。
- 擦拭的耳朵的酒吧和嘴保持stereotax用70％的乙醇。
- 使用5微升汉密尔顿注射器，吸取5微升病毒载体（1×10 6病毒颗粒/微升），并设置注射器架stereotax的。
- 微波炉加热垫，或打开一个电热垫第二名stereotax。用干净的吸水垫覆盖，以减少烫伤的危险。监视器小鼠体温（在97-99.5°F之间）频繁的整个过程。
- 注入鼠标（重量在22-35克之间），氯胺酮（100毫克/千克）和甲苯噻嗪（20毫克/千克）的混合物。一旦鼠标被麻醉，掐尖尾检查鼠标的反射，和任何动作或回应，以确保鼠标是充分麻醉。
- 剃须头的耳朵和眼睛之间。
- 清洁光头交替乙醇和碘消毒棉签涂药。
- 转移鼠标在stereotax加热垫。
2。立体定向显微注射病毒载体
- 整个手术，戴上无菌手套。如果在任何时候通过触摸表面非无菌手套被污染，更换手套。
- 零牙杆和耳酒吧秤。
- 设置齿牙杆。
- 拧在枪口。如果摆动或晶须移动ment是注意到在任何时间，管理IP助推器剂量（约0.05毫升），氯胺酮（100毫克/千克）和甲苯噻嗪（20毫克/千克）的混合物。
- 拧紧耳酒吧。
- 润滑眼睛PuraLube。
- 只是耳朵后面，用手术刀切开头皮。
- 广场斗牛犬剪辑的角落头皮剥离皮肤远离颅骨。前囟门和lambda应该很容易看到。
- 前囟门到拉姆达确保缝线直对齐。如果缝合头是歪的重新调整定位。
- 检查确保所有设置上stereotax的归零。
- 将前囟门在针尖上。
- 测量所有的坐标为前囟和lambda。这包括背/腹内侧/外侧和前/后的坐标。
- 调整打印头直至腹侧坐标为前囟和lambda内0.02毫米对方的。
- 对齐后，前囟门走内侧的内侧/横向（M / L）的坐标。确保的左侧和右侧对齐相互0.02毫米的范围内。
- 前囟门，并从那里再中心针尖移动到所需的前/后的坐标中的前/后方向（A / P）。
- 如果有必要，在一个方向上的角针并确保被锁定stereotax。出去到左边M / L坐标（+ / - 1.52）
- 测量腹侧的位置作为参考使用后的井眼钻颅骨的顶部。
- 钻一个井眼，用无菌的钻头上面的需要的坐标。检查针可以进入不间断的通过头骨。
- 放下针到所需的腹侧坐标。
- 一旦坐标达到下面浸0.015毫米，创建一个小口袋病毒载体〜10秒。
- 〜0.1微升/分钟的速率注入所需体积的病毒载体。等待3分钟的病毒载体完全扩散。提高针尖0.015毫米，等待2分钟。
- 针（如果这样做有角度的注射）浸在相反的方向。再次，记录腹侧位置作为参考的头骨顶部。
- 重复相同的步骤，在第一侧上的相对侧上（如果这样做双侧注射）注射病毒载体。
- 两个孔骨蜡封住他们使用的无菌棉签头木端。
- 缝合头皮。
- 应用神经阻滞伤员。
- 拔下鼠标从stereotax和地方回暖笼加热块，45分钟恢复。
- 监测疼痛的迹象，包括：整体经济活动下降或烦躁不安，减少食物和水的消耗或提高发声。可以施用丁丙诺啡（0.05 - 0.2毫克/公斤），每天两次一个星期，如果有必要的疼痛。可接受的替代品，包括：哌替啶（20-60毫克/公斤），喷他佐辛（10毫克/千克），纳布（4-8毫克/公斤）。
3。条件性位置偏爱：习得N，消光及修复
- 将小鼠到中央室的三腔的位置偏爱设备（医学Associates公司，圣奥尔本斯，VT，USA）60秒习惯一段断头台门关闭。
- 习惯之后，开铡门，让小鼠自由探索使用：第四MedPC软件集团（Med Associates公司）记录在每个室花费的时间为1200秒，所有3室。
- 根据他们的表现在预测试空调室分配老鼠。有偏见的设计，对药品监督管理局在随后的3天，在基准测试前的车厢是最首选。
- 空调在未来3天中，可卡因（10毫克/公斤; IP）注入老鼠在上午的会议，并限制他们在分配给他们的室1,200秒紧随注射。返回自己的家乡笼在会议结束后的小鼠。 4小时后，注入小鼠，用生理盐水（0.01毫升/克体重）和字串，它们为1200秒午后到对面的腔室中。
- 要测试的收购，在中央室断头台门关闭到位小鼠60秒习惯。打开的断头台门和允许自由探索为1200秒，花费的时间在第四MedPC软件集团（Med Associates公司）的所有记录室。偏好计算减去可卡因成对室中花费的时间量从盐水成对的腔室中使用了大量的时间。
- 要熄灭的地方偏好，让小鼠自由探索的两个20分钟的会议每天在同一设备，分离由至少2个小时，开始24小时后，收购测试。在所有腔室中使用了时间，应再次记录和应与每个消光会话初始CPP的幅度。
- 确定小鼠是否已经熄灭了药物引起的偏好通过评估是否偏好相提并论满足特殊室连续跨越两个灭绝天明显低于收购偏好得分。
- 将恢复原状小鼠用吸剂量的可卡因（5或10毫克/千克;的ip），并重新暴露的装置，允许自由探索，并记录在每个隔室中花费的时间。
- 管理Euthasol的安乐死溶液（150毫克/千克）。 transcardially灌注小鼠用4％多聚甲醛（PFA），并进行组织学检查来验证正确的显微注射的位置。
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Representative Results
卜蜂国际
执行CPP对显微注射小鼠后，应验证，队列控制注入（RAAV-GFP）小鼠通常优先收购药物配对室（ 图1A，1B）。小鼠被认为已取得当可卡因偏好（时间花在可卡因配对室减去花费的时间在生理盐水配对室）是一个特定的腔偏好明显高于基线偏好得分（ 图1B，甲对乙 ） 。控制注入小鼠体内，作为一个队列，如果不显示可卡因配对室的偏好，或显示反感，安置应立即验证通过组织学（看到注射第RAAV）和小鼠不正确的位置应该被丢弃。
如果偏好已正常收购控制注入队列，随后可以延长范式开始灭绝（ 图1A 图1B，E3，E4，E5与A）相比显着降低。此时，可以恢复与药物（ 图1A，图1B）质数。如果优先级得分给药后药物总理是在收购统计学上没有区别，那么该队列说已经恢复了药物引起的药物配对室的偏好（ 图1B，R与ấ）。
腺相关病毒显微注射
此前追求Cre重组腺相关病毒实验战略内任何行为范式验证Cre重组腺相关病毒其实已淘汰感兴趣的基因显微注射小鼠的qPCR（ 图1C）和/或免疫印迹或免疫组化分析18 </ SUP>。例如，老鼠有L-型钙通道亚型钙 1.2两侧装接loxP到NAC注射腺相关病毒的Cre-GFP腺相关病毒-Cre重组注入的拳表现出显着的基因表达减少（ 图1C）。此外，我们还采用免疫组化分析显示，腺相关病毒的Cre可以淘汰赛钙1.2蛋白在小鼠大脑18。老鼠所有的行为的分析之后，应进行心脏灌流应进行绿色荧光蛋白（GFP），用4％多聚甲醛和荧光免疫组化实验。如果双边结构进行了有针对性的，应该通过适当的双边安置荧光免疫组织化学染色（ 图1D代表针对的NAC）。如果确实对象的正确区域，染色进行可视化仅在预期的区域，而不是在它之外。如果一个或两个注射脱靶，老鼠应该是追溯地排除从卜蜂数据集。准确定位病毒载体感染的脑区域，和随后的生化分析感染部位的解剖可视化的另一种策略，黎和Wolf（2011）19中所描述的，可以实现使用GFP的照明手电筒。
图1A。腺相关病毒-Cre的腺相关病毒-CRE显微注射和条件性位置偏爱收购，灭绝和恢复阶段。实验时间表注射到该地区的利益行为测试开始前2-3周。开始条件性位置偏爱与预试，初步确定是否有任何的偏见，随后3天的调理与可卡因（10毫克/千克，IP）。四小时后，每个的可卡因空调会话，老鼠用生理盐水处理局限于相反室。次日小鼠收购的CPP测试。 24小时后开始消退训练，涉及日常会话，相隔至少2小时，允许自由访问整个装置。一旦老鼠已经达到了灭绝的标准，他们管理的一个吸可卡因注射（10毫克/千克，IP），并评估他们的时间花费在所有设备商会测试复职可卡因寻求行为。 图1B。代表结果基线，收购，灭绝培训，复职。WT小鼠被视为与可卡因在天2，第3和第4条空调。小鼠表现出收购，灭绝和可卡因诱发的恢复（10毫克/公斤的IP可卡因总理）。 *** P <0.001与基线（B）;＃P <0.05与收购（A）。基线，B;收购;灭绝，E;复职，R. 图1C。 Stereotax腺相关病毒的Cre-GFP IC交付到NAC CA 1.2小鼠骨髓小鼠显着降低钙1.2 mRNA的表达。纯合子CA 1.2小鼠骨髓显微注射小鼠与对照（RAAV-GFP）或实验（腺相关病毒的Cre-GFP）的病毒载体。最大表达Cre重组酶激活后，处死小鼠并分离mRNA，并通过定量聚合酶链反应，使用钙1.2特异性引物的相对表达水平进行了检查。立体定向输送到NAC CA 1.2小鼠骨髓的小鼠的腺相关病毒的Cre-GFP CA 1.2 mRNA水平显着下降，相比小鼠注射AAV-GFP。 ††P <0.001，与腺相关病毒-GFP。 图1D。鼠标NAC神经显微注射腺相关病毒-GFP纯合子CA 1.2小鼠骨髓小鼠显微注射适当的双边放置在NAC-GFP腺相关病毒检查。小鼠4％PFA和免疫组化进行灌注。 GFP染色示范TES适当的双边瞄准的NAC 点击这里查看大图 。
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Discussion
区域和时间特异性基因消融治疗通过立体显微注射病毒载体结合卜蜂，包括灭绝和恢复阶段允许进行调查的具体基因的作用，以三个不同的阶段类似上瘾的行为。虽然条件性敲除利用传统的Cre-LoxP系统实现提供了空间 - 时间限制基因消融，立体定向显微注射Cre重组小鼠骨髓小鼠成离散的脑区，允许更严格控制基因在何时何地被淘汰。此外，这种情况下，在开发过程中发生的代偿性改变，这有时会占基因敲除小鼠中观察到的表型变异的有限的可能性。此外，利用显微注射的小鼠，在不同时间点的行为过程中的同伙可以让之间进行基因表达的变化和行为变化的因果联系。 IMPOrtantly，这种技术可以被应用到几种不同的行为范式，包括可卡因自我管理和精神运动性增感。
手术，以确保最大的Cre重组酶的激活发生20后，重要的是要等待至少10-14天。开始行为测试，在此之前，可能会导致子最大的Cre表达一个未知量的使用小鼠行为的研究结果难以解释的。 Cre重组酶的最大激活的查询结果的完整的基因敲除的基因，但是，这只是实际上感染的细胞中发生。根据不同的体积和滴度的病毒载体中，约50-70％的细胞感染导致mRNA和蛋白的基因敲除，这可能会导致一些残余的基因的表达（ 图1C）中的相应量的，对于一个给定的区域。然而，我们已经证明，50-60％的mRNA的基因敲除这种类型的表达足以改变精神运动性过敏14。此外，这种方法是理想的Cre重组酶的激活，因为一旦发生在体内较长的行为范式，它的表达和相应的基因敲除持续至少6个月21。
如果一个人有兴趣研究的基因的作用，但是在一个更离散的时间内，这是不可能的，这个特定的方法。对于较短的长期表达，单纯疱疹病毒（HSV）载体都可以使用，优先感染的神经元22。相比表达Cre重组酶，持续更长的时间，发起人在体内 23天或数周后沉默不腺相关病毒，单纯疱疹病毒载体的瞬时表达的首选，因为它们在体内表达天。病毒载体也是有利的，因为它们表现出广泛的转导效率，辅助病毒的分类库存存在22。此外，单纯疱疹病毒载体也可以表达Cre重组建议ombinase调解切除小鼠骨髓序列无论是在文化和体内 24。然而，偶尔的细胞毒性已被发现。
大脑内的几乎任何地区，可以有针对性的采用显微注射技术。当试图针对更大的区域内的较小的子区域，可能需要优化使用的病毒载体的量。例如，我们显微注射0.5μl的腺相关病毒的Cre-GFP针对NAC和腹侧被盖区（VTA）14，而针对较大的结构如海马和皮层时，艾哈迈德和他的同事20使用0.8微升Cre重组腺相关病毒。另外，探索各种血清型选项，每个有不同的传播和感染特性（见财等人（2005）25。审查）可以帮助针对更小，更定义的区域。相反，如果试图以一个较大的区域为目标，可以提高显微注射病毒载体的体积。这是我s更多比有效利用载体滴度较高，因为他们可能产生额外的每个细胞的感染，而不是一个较高的数字，总感染细胞22。此外，人们可以在一个区域内进行多次注射，或跨多个区域，能够更有效地感染更大范围内的区域26。
rAAV载体的使用也是有利的，相比与其他病毒载体，用于检查脑功能和疾病。具体来说，传统的腺病毒载体被证明是有问题的，因为它们引起严重的炎症反应，而其他如逆转录病毒和慢病毒载体可以涉及插入突变的问题。腺相关病毒是一种良性的细小病毒，还没有已知的腺相关病毒感染相关的疾病。此外，与其他病毒载体，腺相关病毒转导发生没有本地AAV病毒蛋白27的表达，对靶细胞的二次效应的关注少得多。腺相关病毒载体可以产生高滴度和转导有丝分裂后神经元在大脑中的一个高度空间本地化的方式21,28。此外，腺相关病毒载体目前正在生成，可以针对特定亚型神经元的小鼠大脑中29和依赖于Cre的腺相关病毒表达系统也越来越广泛地使用（见审查Zhang 等人 （2010）30）。
综上所述，可卡因CPP作为一个简单而翔实的行为的工具来研究收购的有关可卡因情境学习，灭绝，恢复可卡因寻求行为。利用腺相关病毒表达Cre重组酶的小鼠携带一个floxed等位基因与CPP的结合提供了探索中的作用的靶基因在特定的大脑区域，调解可卡因寻求行为的强有力策略。
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Disclosures
什么都没有透露。
Acknowledgments
笔者想感谢安妮·李和莫琳·伯恩在他们的帮助下建立扩展的条件性位置偏爱协议。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Conditioned place preference activity chambers | Med Associates, Inc., St. Albans, VT, USA | MED-CPP-MS | |
| Stereotaxic alignment system for mouse | David Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA | model 900 | |
| Hamilton syringes | Hamilton Company, Reno, Nevada, USA | 7634-01 | |
| rAAV2-Cre-GFP | Vector BioLabs, Philadelphia, PA, USA | 7016 | |
| rAAV2-GFP | Vector BioLabs, Philadelphia, PA, USA | 7004 |
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