Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

Cre Recombinase Kokain Klima yeri tercihi Hedef Genlerin Rolü Eğitim için ifade Viral Vektörler stereotaksik Mikroenjeksiyon

Published: July 30, 2013 doi: 10.3791/50600

Summary

Bu makalede, fare beynine viral vektörler microinject ve sonra satın alma, yok olma ve iade faz içeren klimalı yerde tercih paradigma test etmek için nasıl.

Abstract

Ilgi seçici nakavt genlere ayrı fare beyin bölgeye Cre recombinase ifade rekombinant adenoassociated viral (rAAV) vektörler microinjecting mevcut yöntemlere göre, gen silme gelişmiş zamansal ve bölgesel özel kontrol sağlar. Koşullu silme de floxed geni taşıyan fareler ile özel gen yararlanıcı kontrolü altında ifade Cre recombinase, stereotaksik mikroenjeksiyon ilgi deneyci belirlenmiş zaman noktalarında ayrık beyin bölgelerinin hedef için izin verdiği çiftleşme fareler tarafından elde edilebilir olsa. Kokain klimalı yer tercihi, ve öz-yönetim veya çekilme, yok ve / veya geri iadesi evreleri içerebilir psikomotor hassasiyet gibi diğer kokain davranışsal paradigmalar bağlamında, bu teknik bu farklı hedef genlerin eşsiz katkısı keşfetmek özellikle yararlıdır kokain bağlı plastisite davranış modelleri aşamaları. Özellikle,Bu teknik zaman karşısındaki davranışı katkılarını test etmek için bir davranış ayrık aşamaları sırasında hedef genlerin selektif ablasyonu için olanak sağlar. Sonuçta, bu anlayış bağımlılık davranışı her aşamasında kendilerini en güçlü risk faktörleri ele almak için en iyi edebiliyoruz daha hedefli tedavi sağlar.

Introduction

Kokain son derece takviye psikostimulandır. Sürekli temas halinde, çeşitli moleküler ve hücresel adaptasyon kompulsif neden olduğuna inanılmaktadır ödül-ilgili beyin devre meydana ilaç arama ciddi bir klinik sorun 1 teşkil nüks oranlarının yüksek isteyen, davranış. Kokain gen ifadesinin düzenlenmesine bu uzun süreli davranışsal etki gösterir. Kronik kokain kullanımı kaynaklanan uyarlamalar incelemek için, klinik öncesi kemirgen modelleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Böyle bir model klimalı yer tercihi (CPP) paradigma. Bu model daha önce nötr çevre ve kokain ödüllendirici özellikleri arasındaki öğrenilen bir ilişki gelişimini içerir. Belirli bir odası ile kokain birkaç eşleşmeleri sonra, hayvanların serbestçe kokain-eşleştirilmiş ve olmayan kokain-eşleştirilmiş ortamları keşfetmek için izin verilir ve ilaç-eşleştirilmiş bölmesi tercih ederseniz, bir kokain kaynaklı Plac edindikleri söyleniyore tercih. Ayrıca, bir nesli eğitim döneminden sonra, bu paradigma kokain arama davranışı bağlamında özel iade incelemek için kullanılabilir.

Bu bağımlılık taklit daha doğru olduğu düşünülmektedir uzun vadeli kokain kaynaklı davranışsal ve moleküler plastisite 2,3 ve öz-yönetim (SA) incelemek için kullanılır psikomotor hassasiyete,, gibi bağımlılık benzeri davranış diğer davranış modelleri ile karşılaştırıldığında, benzeri insanlarda bulunan davranış, CPP paradigma kokain bağlamsal öğrenme 4 incelemek için basit bir işlemdir. CPP protokolleri uygun benzer ilaç özlem ve nüks 5-7 ve hangi insan ne olacağı yönlerini özetlemek inanılıyor ilaç arama davranışı ve uyuşturucu altında yatan mekanizmaların araştırılması için izin SA, için, yok ve iade aşamaları kapsayacak şekilde genişletilebilir - ve işaret bağlı nüks 8-10.

Bir mekanizma olduğunu vurgulayansatın alma, yok, ve eski haline de dahil olmak üzere CPP en farklı aşamaları, her özelliğidir kokain-bağlı davranışsal plastisite, farklı beyin bölgeleri içinde gen ifadesinin benzersiz imza aktivasyonu. Doğrudan davranış değişiklikleri kokain-neden aracılık ödül-ilgili beyin bölgeleri içinde hangi genlerin test etmek için, bir bölgesel-belirli bir şekilde seçici onları manipüle edebilmek için yararlıdır. Bu ulaşmanın bir yolu ifade Cre recombinase LoxP siteleri (floxed fare) ile çevrili hedef genlerin sahip farelerin farklı beyin alanlara, stereotaksik cerrahi ile bu rekombinant adenoassociated viral (rAAV) vektörler microinject etmektir. Bu yöntem, ne zaman ve nerede genler bağışıklık yanıtlarını 11-13 neden olmadan, iki bölme ve olmayan bölünmesi nöronlarda, ablasyon olan üzerinde çok hassas zamansal ve bölgesel kontrol sağlar. Kontrolü bu düzeyde floxed fareler w üreme geleneksel Cre-LoxP teknolojisi üzerinden önemli bir avantajı temsilbu da, bir endojen gen promotörünün kontrolü altında Cre rekombinazı ifade i'inci farenin zamanlaması ve gen silinmesi dağılımı daha sıkı bir şekilde kontrol edilebilir. Ayrıca, viral vektör-aracılı gen nakavt geleneksel nakavt stratejileri kullanarak oluşabilecek olası gelişimsel telafi edici etkileri circumvents.

Öz-yönetim ve psikomotor hassasiyete de dahil olmak üzere ayrı aşamaları, dahil davranışsal paradigmalar ubiquitously uygulanabilir belirli genlerin rolü değerlendirmek için floxed farelerin beyin içine, burada rAAV-Cre mikroenjeksiyon açıklanmıştır kokain CPP, ek olarak. Örneğin, bizim laboratuvar kokain psikomotor hassasiyete 14 Ca v 1.2 L-tipi Ca 2 + kanalları rolünü incelemek için rAAV-Cre teknolojisi kullanmıştır. Özellikle, rAAV-Cre göstermek için gen kodlama Ca v 1.2 floxed ile farelerin nükleus akumbens (NAC), içine microinjected olduğunu Ca v 14,15 ifadesi aşamasında hareket. Psikomotor hassasiyete Ca v 1.3 L-tipi Ca 2 + kanalları rolünü değerlendirirken ilgi floxed gen ile fareler var yoksa Ancak, rAAV-Cre strateji kullanılamaz, olarak deneyim oldu. Koşullu fareler ilgi belirli bir gen için var yoksa bu nedenle, rAAV-Cre kullanarak bir sınırlama kendini göstermektedir. Ancak, Ca v 1.3 kanal 14,15 rolünü incelemek için yaptığı gibi ifade siRNA, demonte hedef genlerin için kullanılabilir rAAVs.

Floxed farelerin farklı beyin bölgeleri içine rAAV-Cre microinjecting ve sonra CPP paradigma bunları test çeşitli bağımlılık benzeri davranış aşamaları ve nerede hareket eden aracılık belirli genlerin soruşturma için izin verir. Bu paradigma kullanımı özünde tekrarlanan kokain yönetim br kacirilma nasıl anlayışımızda destekli vardırains ödül devresi bağımlısı devlet 1,16,17 yol açan moleküler sinyal iletim yollarının ve gen ifadesinde uyumsuz değişikliklere neden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Tüm işlemler Weill Cornell Medical College Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu kurallarına uygun olarak yürütülmektedir.

1. Hazırlık ve Viral Vektörlerin Stereotaksik teslim için Kurulum

  1. Bir araç, steril bez veya steril eldiven giyen el steril olmayan bir yüzeye temas ile kirlenmiş ise sıcak bir boncuk sterilizatör kullanılarak cihaz, atmak veya yeniden sterilize, çubukla atmak ya da yeni steril eldiven değiştirmek.
  2. Ameliyat sonrası iyileşme için sıcak bir ısı bloğu üzerinde yatak ile bir fare kafes yerleştirin.
  3. Kafa derisi sterilize etmek için baş ve etanol ve iyot tıraş için elektrikli tıraş makinesi ayarlayın.
  4. % 70 etanol ile kulak çubukları ve stereotaksi ağız tutun silin.
  5. 5 ul Hamilton şırınga kullanarak, viral vektör (1 x 10 6 viral parçacıkların / ml) 5 ul hazırlamak ve stereotaksi üzerinde şırınga tutucu yılında kuruldu.
  6. Mikrodalga ısıtma yastığı veya üzerinde elektrik ped açmakstereotaksi üzerinde nd yer. Yanık riskini azaltmak için temiz bir emici ped ile kaplayın. Monitör fare vücut ısısı (97-99,5 ° F arasında) sık sık işlem boyunca.
  7. Ketamin (100 mg / kg) ve ksilazin (20 mg / kg) karışımı ile fare (22-35 g ağırlığında) enjekte edilir. Bir fare anestezi sonra, tutam kuyruk ucu fare tarafından mükemmel bir refleksle kontrol ve fare yeterli anestezi olduğundan emin olmak için herhangi bir hareket veya tepki dikkat etmek.
  8. Kulak ve göz arasında baş tıraş.
  9. Etanol ve iyot steril pamuk aplikatör alternatif ile tıraşlı kafasını temizleyin.
  10. Stereotaksi üzerinde ısıtmalı pad fare aktarın.

2. Viral Vektörler stereotaksik Mikroenjeksiyon

  1. Ameliyat boyunca steril eldiven giyin. Eldiven steril olmayan yüzeylere dokunarak herhangi bir noktada kontamine olmuşsa, eldiven değiştirin.
  2. Sıfır diş bar ve kulak çubuğu ölçekler.
  3. Diş çubuğunda diş ayarlayın.
  4. Namlu vidalayın. Kıpır kıpır ya da bıyık hareket halindement herhangi bir zamanda not edilir, ketamin (100 mg / kg) ve ksilazin (20 mg / kg) karışımı, bir IP destek dozu (~ 0.05 cc) yönetmek.
  5. Kulak çubukları vidalayın.
  6. PuraLube ile gözleri yağlayın.
  7. Sadece bir neşter ile kulakların arkasında açık kafa derisi kesin.
  8. Cilt soyma uzak kafatası için kafa derisi köşelerinde yer bulldog klipleri. Bregma ve lambda kolayca görünür olmalıdır.
  9. Bregma gelen lambda emin olun dikiş düz hizalanır. Dikiş başın çarpık yeni ayarın konumlandırma ise.
  10. Stereotaksi tüm ayarları sıfırlanır emin olmak için kontrol edin.
  11. Bregma yerinde iğne ucu koymak.
  12. Bregma ve lambda her ikisi için tüm koordinatları ölçün. Bu ventral / dorsal, yan / medial ve ön / arka konumlarını içerir.
  13. Bregma ve lambda için ventral koordinatları birbirinden 0,02 mm içinde kadar kafa ayarlayın.
  14. Bir kez (M / L) yan / medial koordinatlarına mediale bregma gelen, dışarı gitmek uyumlu. Emin olmaksol ve sağ taraf birbirinden 0,02 mm mesafede hizalanır.
  15. Bregma ve oradan yeniden merkezi iğne ucu istenen anterior / posterior koordinat için (A / P) anterior / posterior yönde hareket.
  16. Gerekirse, açı bir yönde iğne ve stereotaksi kilitli olduğundan emin olun. (- 1.52 + /) Sol M / L koordinat için dışarı çıkmak
  17. Kuyu delinmiş sonra referans olarak kullanmak için kafatasının üst ventral konumunu ölçün.
  18. Istenilen koordinat steril bir matkap ucu kullanarak bir sondaj matkap. Iğne kafatası yoluyla kesintisiz girebilirsiniz kontrol edin.
  19. İstenen ventral koordinat için iğne indirin.
  20. Bir kez koordinat daldırma 0.015 mm viral vektör için küçük bir cep oluşturmak için ~ 10 saniye altında, ulaşılır.
  21. ~ 0.1 ul / dk 'lık bir oranda viral vektörün istenen ses enjekte edilir. Tamamen yaygın viral vektör için 3 dakika bekleyin. Iğne ucu 0,015 mm kaldırın ve ek 2 dakika bekleyin.
  22. Ters yönde iğne (açılı enjeksiyon yapan varsa) Dip. Yine, kafatasının üst için bir referans olarak ventral konumunu kaydetmek.
  23. (Ikili enjeksiyon yapıyor ise) karşı tarafta viral vektör enjekte ilk tarafında aynı adımları tekrarlayın.
  24. Steril bir pamuk aplikatör ucu ahşap ucunu kullanarak onları mühür iki delik için kemik balmumu uygulayın.
  25. Kafa derisi dikin.
  26. Yaralı bölgeye sinir bloğu uygulayın.
  27. 45 dakika kurtarmak için ısı blok üzerinde ısıtılmış kafeste stereotaksi gelen fare ve yer çıkarın.
  28. Dahil olmak üzere ağrı belirtileri için Monitör:, genel aktivite veya huzursuzluk azalmış gıda ve su tüketimi veya yüksek ses azalmıştır. Buprenorfin (0,05-0,2 mg / kg) gerektiğinde ağrı için bir hafta boyunca günde iki kez tatbik edilebilir. Kabul edilebilir alternatifleri arasında meperidin (sırasıyla, 20-60 mg / kg), pentazosin (10 mg / kg), nalbufin (4-8 mg / kg).

3. Klima Yeri Tercih: Acquisition, Extinction ve Yeniden

  1. Giyotin kapılı bir 60 saniye alışma dönemi için üç odacıklı yer tercihi aparatları (Med Associates Inc, St Albans, VT, ABD) merkez odasına yerleştirin fareler kapalı.
  2. Alışma, açık giyotin kapı sonra ve MedPC IV yazılım (Med Associates, Inc) kullanılarak kaydedilen her odasında harcanan zaman ile 1.200 saniye tüm 3 odaları fareler ücretsiz keşif, sağlar.
  3. Ön test sırasında performansa dayalı klima odalarına fareler atayın. Temel ön test sırasında en az tercih edilen oldu bölmesi ile takip eden 3 gün boyunca yanlı tasarım, çift ilaç uygulama kullanma.
  4. Sn enjeksiyon hemen ardından 1200 için sabah oturumu sırasında ve kendilerine verilen odasında onları hapsedin, önümüzdeki 3 gün boyunca klima, kokain (ip 10 mg / kg) ile fareler enjekte. Seanstan sonra kendi kafeslerine fareler dönün. 4 saat sonra, (tuzlu su ile farenin enjekte 0.01 ml / gvücut ağırlığı) ve 1.200 sn öğleden sonra oturumu için karşı odasına onları hapsedin.
  5. Satın alınması için test etmek için, giyotin kapı ile merkezi odasında yer fareler 60 saniye alışma dönemi için kapalı. Açık giyotin kapı ve MedPC IV yazılım (Med Associates, Inc) tarafından kaydedilen tüm odalarında harcanan zaman ile, 1.200 saniye ücretsiz keşif sağlar. Kokain-eşleştirilmiş odasında harcanan süreyi gelen tuzlu-eşleştirilmiş odasında harcanan süreyi çıkarılarak tercih hesaplayın.
  6. Yer tercihi söndürmek için, satın alma için test sonrasında 24 saat başında, en az 2 saat ayrılmış aynı cihaz içinde her gün ücretsiz keşif iki 20 dakika seans, fareler ortaya çıkarmak. Tüm odacıklar için harcanan zaman tekrar kaydedilmelidir ve ilk CPP büyüklüğünü her nesli oturumu ile karşılaştırıldığında edilmelidir.
  7. Fareler par için olsun tercih değerlendirerek ilaca bağlı tercihi sönmüş olup olmadığını belirlemekiki ardışık yok gün boyunca ticular odası satın alma tercihi puanı ile karşılaştırıldığında oldukça düşüktür.
  8. Kokain bir priming doz (5 veya 10 mg / kg, ip) ile fareler yeniden ve ücretsiz keşif sağlayan cihazın yeniden ortaya çıkarmak ve her bölümünde harcanan zaman kaydedin.
  9. Euthasol ötenazi solüsyonu (150 mg / kg) yönetmek. Transcardially% 4 paraformaldehid (PFA) ile fareler serpmek ve doğru mikroenjeksiyon yerleştirme doğrulamak için bir histolojik muayene.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

CPP

Microinjected fareler üzerinde CPP yaptıktan sonra, bir kontrol enjeksiyonlu bir kohort (rAAV-GFP) fareler normalde ilaç-eşleştirilmiş odası (Şekil 1A, 1B) için tercih edindikleri doğrulamalısınız. Fare kokain tercihi (tuzlu-eşleştirilmiş odasında geçirdiği kokain-eşleştirilmiş odası eksi zaman harcanan zaman) temel tercihi skoru (Şekil 1B, A vs B) göre anlamlı derecede yüksek olduğu zaman belirli bir oda için tercih elde etmiş kabul edilir . Bir grup olarak, kontrol-enjekte edilen farelerin kokain-eşleştirilmiş odası için bir tercih göstermek, ya da kaçınma görünmüyor, eğer, yerleştirme histoloji (rAAV enjeksiyonları alt bölümüne bakın) ve yanlış yerleştirme ile fareler ile hemen kontrol edilmelidir atılmalıdır.

Tercih normalde kontrol enjekte kohort tarafından satın ise, bir sonra (Şekil 1A başında yok olma ile paradigma uzatabilirsiniz (Şekil 1B, E3, E4, E5 vs A) göre önemli ölçüde düşük olduğu zaman belirli bir oda için ilaca bağlı tercihi söndürüldü etmiş sayılırlar. Şu anda, bir bir ilaç ana (Şekil 1A, 1B) ile yeniden olabilir. İlacın ana verilmesinden sonra tercih puanı elde etme azından istatistiksel olarak ayırt edilemez ise, o kohort ilaç-eşleştirilmiş odası için ilaca bağlı tercihi (Şekil 1B, R vs A) yeniden söyleniyor.

rAAV microinjections

Önce bir rAAV-Cre aslında qPCR (Şekil 1C) ve / veya western blot veya immünohistokimyasal analizi 18 tarafından microinjected farelerde ilgi gen nakavt olduğunu doğrulamak gerekir herhangi bir davranış paradigma içinde rAAV-Cre deneysel strateji takip için </> Sup. Örneğin, L-tipi kalsiyum kanalı izoform Ca V 1.2 floxed vardı farelerin NAC içine rAAV-Cre-GFP mikroenjeksiyon ardından, rAAV-Cre enjekte zımbalar gen ekspresyonunda önemli bir azalma (Şekil 1C) göstermektedir. Ayrıca, immünohistokimyasal analizi ile göstermiştir rAAV-Cre fare beyin 18 nakavt Ca v 1.2 protein yapamaz. Tüm davranış analizleri takiben, fareler transcardially yeşil floresan proteininin (GFP) için yapılmalıdır% 4 paraformaldehid ve floresan immünohistokimya ile perfüze edilmelidir. Ikili yapıları hedef olsaydı, uygun ikili yerleştirme floresan immünohistokimyasal (Şekil 1D, NAC hedefleme temsilcisi) tarafından kontrol edilmelidir. Doğru alanı gerçekten hedef ise, boyama amaçlanan bölgede sadece görüntülenebilir ve dışında olmamalıdır. Enjeksiyon biri veya her ikisi hedef dışı ise, farenin geriye dönük olmalıdırly CPP veri seti dışında. Viral vektör ile enfekte beyin bölgelerinde ve biyokimyasal analizler için enfekte olmuş alan sonraki diseksiyon kesin hedefleme görselleştirilmesi için diğer bir strateji, Li ve Wolf, (2011) 19 de tarif edildiği gibi, bir GFP aydınlatıcı el feneri kullanılarak elde edilebilir.

Şekil 1
Şekil 1A. RAAV-Cre mikroenjeksiyon ve klimalı bir yer tercihi satın alma, yok olma ve iade aşamaları Deneysel zaman çizelgesi. RAAV-Cre davranış testi başlamadan 2-3 hafta önce ilgi bölgeye microinjected edilir. Klima yer tercihi kokain (10 mg / kg, ip) ile klima 3 gün sonra herhangi bir başlangıç ​​önyargıları, tespit etmek için bir ön test ile başlar. Dört saat her kokain klima seansından sonra, farelertuzlu su ile muamele edilmiş ve ters odası ile sınırlı bulunmaktadır. Ertesi gün, fareler bir İPP elde edilmesi için test edilmiştir. Extinction eğitim daha sonra 24 saat başlar ve tüm aparatları ücretsiz erişim vermek en az 2 saat ayrılmış 2 günlük oturumları, içerir. Bir kez fareler yok kriter ulaşmış, onlar kokain bir astar enjeksiyonu (10 mg / kg, ip) uygulandı ve zaman cihazın tüm odalarında harcanır kokain arama davranışı. Şekil 1B iade için test etmek için değerlendirilir. Temel Temsilcisi sonuçları, satın alma, yok eğitim ve iade. WT C57BL/6J fareler şartlandırma gün 2, 3 ve 4 sırasında kokain ile tedavi edildi. Fareler satın alma, yok ve kokain kaynaklı iade (10 mg / kg ip kokain asal) sergiledi. *** P <0.001 taban karşı (B), # p <0.05 karşı toplama (A). Temel, B, Toplama, A; Extinction, E, Yeniden, R. Şekil 1C. StereotaksiCa v 1.2 floxed farelerin NAC içine rAAV-Cre-GFP ic teslim önemli ölçüde Ca v 1.2 mRNA azalmıştır. Homozigot Ca v 1.2 floxed fareler viral vektörlerin kontrolü (rAAV-GFP) veya deneysel (rAAV-Cre-GFP) ile microinjected . Cre maksimal aktivasyonunu takiben, fareler kurban edilmiş ve mRNA izole edilmiş ve bağıl ifade seviyelerinin Ca V 1.2 spesifik primerler kullanılarak kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu ile incelenmiştir. Ca v 1.2 floxed farelerin NAC içine rAAV-Cre-GFP stereotaksik teslim önemli AAV-GFP enjekte farelere kıyasla, Ca v 1.2 mRNA düzeyleri azalmıştır. † † p <0.001 rAAV-GFP karşı. Şekil 1D. Nöronlar fare NAC içinde rAAV-GFP ile microinjected. Homozigot Ca v 1.2 floxed fareler NAC uygun ikili yerleştirme kontrol etmek için rAAV-GFP ile microinjected. Fareler% 4 PFA ve immünohistokimyasal uygulandı ile perfüze edildi. GFP boyama gösterilerNAC uygun ikili hedefleme tes. büyük rakam görmek için buraya tıklayın .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Yok ve iade aşamaları içerir CPP ile birlikte viral vektörlerin stereotaksik mikroenjeksiyon ile bölgesel ve zamansal özgü gen ablasyon bağımlılık benzeri davranış üç farklı evrelerine genlerin belirli katkıları araştırılması için izin verir. Geleneksel Cre-LoxP sistemi kullanılarak elde edilir koşullu nakavt uzay-zamansal sınırlı gen ablasyonu için sağlarken, stereotaxically floxed farelerin ayrı beyin alanlarına Cre-recombinase microinjecting ne zaman ve nerede bir gen çıkmışsa bile sıkı bir denetim sağlar. Buna ek olarak, bu bazen farelerde gözlenen sınırlı fenotipik değişimi oluşturmaktadır gelişimi sırasında meydana gelen değişiklikleri telafi olasılığını da önlediği. Ayrıca, davranış boyunca çeşitli zaman noktalarında microinjected farenin gruplarındaki kullanılarak gen ekspresyonunda bir değişiklik ve davranışlarında bir değişiklik arasında yapılacak nedensel bağlantılar izin verebilir. Importantly, bu tekniğin kendi kendine uygulama ve psikomotor hassasiyete dahil olmak üzere birçok farklı kokain davranışsal modeller uygulanabilir.

Bu Cre recombinase maksimal aktivasyon 20 oluştu sağlamak için operasyonlar sonrasında, en az 10-14 gün beklemek önemlidir. Önce bu davranış testi başlayan yorumlamak davranışsal bulguları zorlaştırır, submaksimal Cre ifade bilinmeyen bir miktarda farelerin kullanımı neden olabilir. Bir genin nakavt Cre sonuç maksimal aktivasyonunu, ancak bu sadece enfekte olmuş aslında hücrelerinde oluşur. Hacmi ve viral vektörün titre bağlı olarak, hücrelerin yaklaşık% 50-70 oranında bir miktar gen ekspresyonu (Şekil 1C) yol açabilir mRNA ve protein nakavt karşılık gelen miktarı ile sonuçlanan bir bölge için enfekte edilir. Bununla birlikte, bu tür bir nakavt bir% 50-60 mRNA ekspresyonunu değiştirmek için yeterli olduğunu göstermiştirpsikomotor hassasiyete 14. Ayrıca, bu yöntem Cre aktivasyon in vivo oluşur kez daha uzun davranış paradigmaları için idealdir, ifadesini ve ilgili gen nakavt en az 6 ay 21 sürer.

Bir yandan bir zaman daha fazla ayrı bir süre boyunca gen rolünü araştırmak için ilgili ise, bu özel yöntem ile mümkün değildir. Kısa süreli ekspresyonu için, herpes tercihen nöronlar 22 enfekte olan viral (HSV) vektörü kullanılabilir simpleks. Bu gün için in vivo olarak ifade olarak promoter in vivo 23 gün veya hafta sonra susturulması değildir gibi uzun süreler boyunca devam Cre rekombinaz, rAAV bölgesinin ifadesi ile karşılaştırıldığında, HSV vektörler geçici ekspresyonu için tercih edilir. HSV vektörleri geniş transdüksiyon etkinliği ve bu yardımcı virüs içermeyen stokları 22 göstermektedir ki, mevcut de avantajlıdır. Ayrıca, HSV vektörleri ayrıca Cre al ifade edebilirombinase ve kültüründe ve in vivo hem de 24 floxed sekansların çıkarılması aracılık eder. Bununla birlikte, zaman zaman sitotoksisite bulunmuştur.

Beynin içinde hemen hemen her bölgesinde bu mikroenjeksiyon tekniği kullanılarak hedeflenebilir. Daha geniş bir bölge içinde daha küçük alt bölgelerini hedef için çalışırken, bir kullanılan viral vektör miktarını optimize etmeniz gerekebilir. Örneğin, bu tür hipokampus ve korteks gibi büyük yapılar hedeflerken ise, Ahmed ve arkadaşları 20 rAAV-Cre 0.8 ul kullanılan, NAC ve ventral tegmental alan (VTA) 14 hedef rAAV-Cre-GFP 0.5 ul microinjected. Alternatif olarak, her bir küçük, daha tanımlanmış alan hedefleme yardımcı olabilir (Choi ve ark. (2005) değerlendirme için 25) diferansiyel yayılma ve enfekte özelliklere sahip olduğu çeşitli serotip seçenekleri araştırmaktadır. Tersine, daha büyük bir bölge hedef için çalışırken eğer, bir microinjected viral vektör hacmini artırabilir. Bu i22 enfekte toplam hücre daha fazla sayıda aksine büyük olasılıkla hücre başına ilave enfeksiyonları verim daha yüksek vektör titreleri kullanarak daha s daha etkili. Buna ek olarak, bir tane daha etkin bir şekilde daha büyük bir alana 26 bulaştırmak için, bir bölge içinde, ya da birden çok bölge boyunca birden fazla enjeksiyon gerçekleştirebilir.

Beyin fonksiyonu ve hastalık incelemek için kullanılan diğer viral vektörler ile karşılaştırıldığında rAAV vektörleri kullanımı da avantajlıdır. Özel olarak, geleneksel bir adenoviral vektörler, retrovirüsler ve Lentivirüs gibi diğer vektörler girmeyle mutagenez ile ilgili sorunlar içerebilir ederken bunlar, ciddi inflamatuar yanıt elde sorunlu kanıtlamıştır. rAAV iyi huylu parvovirus ve rAAV enfeksiyonu ile ilişkili bilinen bir hastalık yoktur. Ayrıca, diğer viral vektörler farklı olarak, rAAV transdüksiyon çok daha az bir endişe, hedef hücreler üzerindeki ikincil etkiler yaratmak, yerel AAV viral proteinler 27 ekspresyonu olmadan meydana gelir.rAAV vektörleri yüksek titrelerde üretilebilir ve yüksek uzaysal lokalize bir şekilde 21,28 beyinde post-mitotik nöronları transduce. Ayrıca, rAAV vektörler şimdi fare beyindeki nöronlar 29 ve Kre-bağımlı rAAV ifade sistemleri de (inceleme için Zhang ve ark. (2010) 30) daha yaygın olarak kullanılır hale geliyor belirli alt hedef olabilir üretilmektedir.

Özet olarak, kokain CPP kokain bağlamsal edinimi ile ilgili öğrenme, yok, ve kokain arama davranışı eski haline incelemek için basit ama bilgilendirici davranış aracı olarak hizmet vermektedir. CPP ile bir floxed alleli taşıyan farelerde Cre recombinase ifade rAAV kullanan bir arada arama davranışı kokain aracılık belirli beyin bölgelerinde hedef genlerin rolü keşfetmek için güçlü bir strateji sağlar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Acknowledgments

Yazarlar genişletilmiş şartlı yer tercihi protokol kurma konusunda yardım için Anni Lee ve Maureen Byrne teşekkür etmek istiyorum.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Nestler, E. J. Molecular neurobiology of addiction. American Journal on Addictions. 10 (3), (2001).
  2. Thomas, M. J., Kalivas, P. W., Shaham, Y. Neuroplasticity in the mesolimbic dopamine system and cocaine addiction. British Journal of Pharmacology. 154 (2), (2008).
  3. Robinson, T. E., Browman, K. E., Crombag, H. S., Badiani, A. Modulation of the induction or expression of psychostimulant sensitization by the circumstances surrounding drug administration. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 22 (2), (1998).
  4. Tzschentke, T. M. Measuring reward with the conditioned place preference (CPP) paradigm: update of the last decade. Addiction Biology. 12 (3-4), (2007).
  5. Mueller, D., Stewart, J. Cocaine-induced conditioned place preference: reinstatement by priming injections of cocaine after extinction. Behavioural Brain Research. 115 (1), (2000).
  6. Itzhak, Y., Martin, J. L. Cocaine-induced conditioned place preference in mice: Induction, extinction and reinstatement by related psychostimulants. Neuropsychopharmacology. 26 (1), (2002).
  7. Kreibich, A. S., Blendy, J. A. cAMP response element-binding protein is required for stress but not cocaine-induced reinstatement. Journal of Neuroscience. 24 (30), (2004).
  8. Obrien, C. P., Childress, A. R., McLellan, T., Ehrman, R. Integrating systematic cue exposure with standard treatment in recovering drug dependent patients. Addictive Behaviors. 15 (4), (1990).
  9. O'Brien, C. P., Childress, A. R., McLellan, A. T., Ehrman, R. A learning model of addiction. Research publications - Association for Research in Nervous and Mental Disease. 70, (1992).
  10. Stewart, J. Psychological and neural mechanisms of relapse. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences. 363 (1507), (2008).
  11. Bueler, H. Adeno associated viral vectors for gene transfer and gene therapy. Biological Chemistry. 380, (1999).
  12. Xiao, X., Li, J., McCown, T. J., Samulski, R. J. Gene transfer by adeno-associated virus vectors into the central nervous system. Experimental Neurology. 144 (1), (1997).
  13. Alexander, I. E., Russell, D. W., Spence, A. M., Miller, A. D. Effects of gamma irradiation on the transduction of dividing and nondividing cells in brain and muscle of rats by adeno-associated virus vectors. Human Gene Therapy. 7 (7), (1996).
  14. Schierberl, K., Hao, J., Tropea, T. F., Ra, S., Giordano, T. P., Xu, Q., Garraway, S. M., Hofmann, F., Moosmang, S., Striessnig, J., Inturrisi, C. E., Rajadhyaksha, A. M. Ca(v)1.2 L-Type Ca2+ Channels Mediate Cocaine-Induced GluA1 Trafficking in the Nucleus Accumbens, a Long-Term Adaptation Dependent on Ventral Tegmental Area Ca(v)1.3 Channels. Journal of Neuroscience. 31 (38), (2011).
  15. Schierberl, K., Giordano, T., Satpute, S., Hao, J., Kaur, G., Hofmann, F., Moosmang, S., Striessnig, J., Rajadhyaksha, A. Ca(v)1.3 L-type Ca2+ channels mediate long-term adaptation in dopamine D2L-mediated GluA1 trafficking in the dorsal striatum following cocaine exposure. Channels. 6 (1), 11-17 (2012).
  16. Nestler, E. J., Bergson, C. M., Gultart, X., Hope, B. T. Regulation of neural gene expression in opiate and cocaine addiction. NIDA Research Monograph. 125, (1993).
  17. Hyman, S. E., Malenka, R. C. Addiction and the brain: The neurobiology of compulsion and its persistence. Nature Reviews Neuroscience. 2 (10), (2001).
  18. Lee, A. S., Ra, S., Rajadhyaksha, A. M., Britt, J. K., De Jesus-Cortes, H., Gonzales, K. L., Lee, A., Moosmang, S., Hofmann, F., Pieper, A. A., Rajadhyaksha, A. M. Forebrain elimination of cacna1c mediates anxiety-like behavior in mice. Molecular Psychiatry. 17 (11), (2012).
  19. Li, X., Wolf, M. E. Visualization of virus-infected brain regions using a GFP-illuminating flashlight enables accurate and rapid dissection for biochemical analysis. Journal of Neuroscience Methods. 201 (1), 177-179 (2011).
  20. Ahmed, B. Y., Chakravarthy, S., Eggers, R., Hermens, W., Zhang, J. Y., Niclou, S. P., Levelt, C., Sablitzky, F., Anderson, P. N., Lieberman, A. R., Verhaagen, J. Efficient delivery of Cre-recombinase to neurons in vivo and stable transduction of neurons using adeno-associated and lentiviral vectors - art. no. 5. BMC Neuroscience. 5, (2004).
  21. Kaspar, B. K., Vissel, B., Bengoechea, T., Crone, S., Randolph-Moore, L., Muller, R., Brandon, E. P., Schaffer, D., Verma, I. M., Lee, K. F., Heinemann, S. F., Gage, F. H. Adeno-associated virus effectively mediates conditional gene modification in the brain. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (4), 2320-2325 (2002).
  22. Neve, R. L., Neve, K. A., Nestler, E. J., Carlezon, W. A. Use of herpes virus amplicon vectors to study brain disorders. Biotechniques. 39 (3), 9 (2005).
  23. Pohl, M., Braz, J. Gene therapy of pain: emerging strategies and future directions. European Journal of Pharmacology. 429 (1-3), (2001).
  24. Rinaldi, A., Marshall, K. R., Preston, C. M. A non-cytotoxic herpes simplex virus vector which expresses Cre recombinase directs efficient site specific recombination. Virus Research. 65 (1), (1999).
  25. Choi, V. W., McCarty, D. M., Samulski, R. J. AAV hybrid serotypes: Improved vectors for gene delivery. Current Gene Therapy. 5 (3), (2005).
  26. Passini, M. A., Dodge, J. C., Bu, J., Yang, W., Zhao, Q., Sondhi, D., Hackett, N. R., Kaminsky, S. M., Mao, Q. W., Shihabuddin, L. S., Cheng, S. H., Sleat, D. E., Stewart, G. R., Davidson, B. L., Lobel, P., Crystal, R. G. Intracranial delivery of CLN2 reduces brain pathology in a mouse model of classical late infantile neuronal ceroid lipofuscinosis. Journal of Neuroscience. 26 (5), (2006).
  27. Samulski, R. J., Chang, L. S., Shenk, T. Helper-free stocks of recombinant adeno-associated viruses - normal integration does not require viral gene-expression. Journal of Virology. 63 (9), (1989).
  28. Kaplitt, M. G., Leone, P., Samulski, R. J., Xiao, X., Pfaff, D. W., Omalley, K. L., During, M. J. Long-term gene-expression and phenotypic correction using adenoassociated virus vectors in the mammalian brain. Nature Genetics. 8 (2), (1994).
  29. Johansen, J. P., Hamanaka, H., Monfils, M. H., Behnia, R., Deisseroth, K., Blair, H. T., LeDoux, J. E. Optical activation of lateral amygdala pyramidal cells instructs associative fear learning. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (28), (2010).
  30. Zhang, F., Gradinaru, V., Adamantidis, A. R., Durand, R., Airan, R. D., de Lecea, L., Deisseroth, K. Optogenetic interrogation of neural circuits: technology for probing mammalian brain structures. Nature Protocols. 5 (3), (2010).

Tags

Davranış Sayı 77 Nörobilim Nörobiyoloji Anatomi Fizyoloji Biyomedikal Mühendisliği Tıp Farmakoloji Hayvanlar Genetiği Değiştirilmiş Davranış Hayvan İlaç-Aradığınız Davranış Psikofizyoloji Davranış ve Davranış Mekanizmaları viral vektörlerin stereotaksik cerrahi mikroenjeksiyon klimalı yer tercihi fare davranış nörolojik bilimler yok kokain kaynaklı iade hayvan modeli
Cre Recombinase Kokain Klima yeri tercihi Hedef Genlerin Rolü Eğitim için ifade Viral Vektörler stereotaksik Mikroenjeksiyon
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Schierberl, K. C., Rajadhyaksha, A.More

Schierberl, K. C., Rajadhyaksha, A. M. Stereotaxic Microinjection of Viral Vectors Expressing Cre Recombinase to Study the Role of Target Genes in Cocaine Conditioned Place Preference. J. Vis. Exp. (77), e50600, doi:10.3791/50600 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter