Login processing...

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

Neuroscience

הזרקת נגיפי Intracerebroventricular של ילודים עכבר המוח לתמרה עצבית מתמשכת ונרחבת

doi: 10.3791/51863 Published: September 15, 2014
* These authors contributed equally

Abstract

עם קצב התקדמות מדע בהאצה במהירות, שיטות חדשות יש צורך למדעי מוח ניסיוני לתמרן במהירות ובקלות ביטוי גנים במוח העכבר. כאן אנו מתארים טכניקה הוצגה לראשונה על ידי Passini ווולף למסירה תוך גולגולתי ישירה של transgenes באופן ויראלי בקידוד לתוך מוח העכבר בילוד. בצורתו הבסיסית ביותר שלה, ההליך דורש רק דלי קרח ומזרק microliter. עם זאת, הפרוטוקול יכול גם להיות מותאם לשימוש עם מסגרות stereotaxic כדי לשפר את העקביות לחוקרים חדשים לטכניקה. השיטה מסתמכת על יכולתו של נגיף Adeno הקשורים (AAV) לנוע בחופשיות מחדרי הלב המוחי לparenchyma המוח בזמן שבטנת ependymal היא עדיין לא בשלה במהלך 12-24 לשעה הראשונה שלאחר לידה. הזרקה תוך חדרים של AAV בתוצאות בגיל זה בתמרה נרחבת של תאי עצב במוח. ביטוי מתחיל בתוך ימים של הזרקה ונמשך lifetimדואר של בעלי החיים. כייל נגיף יכול להיות מותאם כדי לשלוט בצפיפות של נוירונים transduced, תוך שיתוף ביטוי של חלבון פלואורסצנטי מספק תווית חיונית של תאי transduced. עם הזמינות העולה של מתקני גרעין נגיפיים לספק חומרים כימיים שני, ארוזים מראש מחוץ למדף והכנה נגיפית מותאם אישית, גישה זו מציעה בזמן שיטה לטיפול בביטוי גנים במוח העכבר שהוא מהיר, קל, והרבה פחות יקר מ הנדסה בתאי מין מסורתית.

Introduction

שיטות מסורתיות לשינוי ביטוי גנים עצבי דורשות זמן רב ומניפולציות בתאי מין יקרות. אלטרנטיבי דה נובו גישות כגון electroporation ברחם או הזרקת lentiviral stereotaxic להניב תוצאות מהירות יותר ופחות יקרים, אבל יש לי החסרון של צורך בהתערבות כירורגית מורכבת 1-3. יתר על כן, יש ביטוי transgene מגוון מרחבי מוגבל עם שיטות אלה. בזאת, אנו מתארים שיטה מהירה, קלה, וחסכונית למניפולציה עצבית נרחבת באמצעות הזרקה תוך חדרים של נגיף Adeno הקשורים (AAV) לתוך מוח העכבר בילוד. השיטה תוארה לראשונה על ידי ג'ון וולף ומרקו Passini ב2001, שבו הם הציעו גודל חלקיקים קטן של AAV אפשר לה לפזר בתוך נוזל השדרה מוחין כשהוא עובר מחדרים לרוחב דרך מחסום ependymal לא בשלה ולתוך parenchyma המוח 4, 5. הזרקה תוך חדרים של AAV בתוך first 24 שעות לאחר תשואות לידת התמרה ויראלית נרחבת של תת עצביים הכולל את כל אזור של המוח, מנורות חוש הריח לגזע המוח 6,7. transgenes נמסר-באופן ויראלי בא לידי ביטוי ופעיל בתוך ימים של הזרקה ולהימשך עד שנה לאחר התמרה. לפיכך, מניפולציה תכליתית זה מאפשרת לימודים החל מהתפתחות המוח לאחר לידה מוקדמת להזדקנות וניוון במבוגרים.

בהתאמת הטכניקה לצרכי הניסוי הספציפי שלנו, יש לנו התמקדנו בעיקר בserotype AAV8 כי זה הוא יעיל ביותר בtransducing תאי עצב 6. אנו מראים כי כייל נגיף יכול להיות מדוללים כדי לשלוט בצפיפות של נוירונים transduced להשלכות תא פנימי לבדיקת ניסויים של מניפולציה גנטית. בנוסף, אנו מראים כי שני וירוסים יכולים להיות שותף הזריקו לייצר דפוסי ביטוי שמוטים כלפי קבוצות שונות או חופפות של תאי עצב, בהתאם לזנים אל נבחרו לאריזת ויראלי. העבודה שלנו מרחיבה את הרבגוניות של טכניקה זו לשימוש במגוון רחב של הגדרות מדעי מוח ניסיוני.

Protocol

לבצע את כל הנהלים והפרוטוקולים מעורבים בעלי חיים בהתאם למכונים הלאומיים לבריאות מדריך לטיפול ושימוש בחי מעבדה. הנהלים שתוארו כאן היו נבדקו ואושרו על ידי המכללה ביילור לרפואה מוסדית טיפול בבעלי חיים ועדת שימוש.

וקטורי שכפול פסול וירוס adeno הקשורים (AAV) למסירת transgene במוח המכרסם אושרו לשימוש רמת הבטיחות ביולוגית 1. עיין באתר האינטרנט של CDC לפרסום של ממשלת ארה"ב "בטיחות הביולוגית במיקרוביולוגיה וביו רפואית מעבדות (BMBL)" בו הוא מפרט את דרישות ספציפיות לגבי נהלי הגנה וטיפול וירוס נכונים. בדוק עם צוות בטיחות וטרינרים וסביבתית מקומי כדי ללמוד על דרישות ספציפיות מוסדיות לנוהלי שימוש בוירוסים. תקנות הנוגעים לחדרי הליך, סגר, וזיהוי של כלובי Biohazard להשתנות על פני מוסדות.

.1 טרוםלקלף גורי P0 ופוסטר אמהות

  1. לספק אוכל עתיר שומן לכל נשים בהריון והנקה כדי לתמוך בדרישות האנרגיה של רבייה והנקה.
  2. בערב, הקים כלוב רבייה על ידי הוספת נקבות אחד או שתיים בריאים לכלוב של זכר תושב בודד. למחרת בבוקר, לבדוק את הנקבות לתקע הזדווגות ולהפריד את הנקבות מהזכרים אם תקע הוא הווה.
    1. השתמש אמהות אומנה להעלות גורים מרקע גנטי עם מאפיינים אימהיים עלובים (למשל, C57BL / 6 או C3HeJ). אמהות פוסטר קיבלו גורים מהמלטה אחרת אם הגורים הועברו נולדים בתוך ארבעה ימים מההמלטה של ​​של אמו המאמצת.
    2. הגדר את כלוב הזדווגות נפרד באמצעות ICR או נקבות FVB לצד המגדלים הניסיוניים, כך ששתי קבוצות של נקבות לספק בערך באותו הזמן.
  3. נקבות תספק ב19 ± 1 ימים מיום התקע, בהתאם לזן הרקע. שלושה ימים לפני דelivery (16 ימים לאחר מועד התקע), הנח את הנקבה בהריון לכלוב נקי עם חומר קינון טרי ומקלט מכוסה.
  4. הגעה לגורים שזה עתה נולד, פעמים ביום החל 2 ימים לפני מועד המסירה הצפוי (17 ימים לאחר מועד התקע). לבחון את הכלוב עם לחץ מינימאלי לאמהות על ידי מציץ דרך תחתון לנוכחות של תינוקות הוורודים. עכברים בדרך כלל למסור גורים בבוקר אבל במקרים נדירים יהיה לספק בשעתי אחר הצהריים.
  5. מתכוון לבצע זריקות בהקדם הגורים מניקים (שיהיה ברור על ידי כתמים נראים לעין חלב), או תוך 6 שעות של לידה, לפי המוקדם מביניהם.

.2 הכינו ציוד להזרקה

  1. הכן מזרק הזרקה 10 μl עם מחט 32 G לילודי P0 כלליים. אם ביצוע הזרקת stereotaxic, הר המזרק על זרוע מניפולטור.
  2. אם אתם משתמשים במסגרת stereotaxic לזריקות, לקרר את שלב היילודים ל4-8 ° C על ידי הוספה איתן 100% ol וקרח יבש למאגר בקצה הקדמי של הבלוק. שמור על הטמפרטורה מעל 1 ° C כדי למנוע כוויות קור של הגורים.

.3 להכין דילולי ויראלי להזרקה

  1. הכן פתרון 1% trypan כחול צבע (20x מלאי).
  2. הכן 5-25 aliquots μl של מניית adeno הקשורים הווירוס (AAV) בתוך ארון בטיחות ביולוגי Class 2. הנח aliquots אלה ב-80 ° C לשימוש עתידי. הימנע להקפיא להפשיר מחזורים נוספים כמו זה גורם וירוס לאבד יעילות התמרה.
  3. הסר aliquot של AAV מ-80 ° C המקפיא ומניחים על קרח להפשיר.
  4. הכן את הפתרון הנגיפי להזרקה על ידי דילול הווירוס לתוך מלוח פוספט 1x קר כקרח סליין (PBS). התחל עם דילול של פי עשרה סדרתי (10 אוקטובר - 8 אוקטובר חלקיקים נגיפיים / חצי הכדור) לאופטימיזציה ראשונית של דפוס התמרה.
  5. להוסיף 20x trypan כחול לפתרון AAV לריכוז סופי של 0.05%.

class = "jove_title"> 4. Staging יילוד הגורים להזרקה

  1. מניחים צלחת אלומיניום קטנה על קרח כדי לקרר. הנח משימה יבשה לנגב על גבי הצלחת כדי להגן על העור של הגור מהמתכת הקרה. זה משמש כמשטח קר להרדמה והזרקת הגורים.
  2. הכן כרית חימום המתאימים לשמירה על עכברים בילוד חם לפני ואחרי ההזרקה.
  3. ברגע שהגורים שזה עתה נולדו החלו אחות, להסיר כמחצית מהם מהכלוב ולהשאיר את החצי השני עם אמם. הנח את הגורים נאספו על כרית החימום בזמן שממתין להזרקה.
    הערה: אם אמו הביולוגית לא אכפת לגורים, להסיר את כל הלכלוך מהכלוב מייד ולמקם את הגורים על כרית חימום למחכה הזרקה. מצב זה יכול לנבוע עם ההמלטה הראשונה נולדה לC57BL / 6 נקבות או עם זנים טהורים אחרים שיש להן מאפייני גידול עניים. במצב זה, כתמי חלב לא יהיו גלויים בגורים שזה עתה נולד.
  4. העבר את גור אחד מכרית החימום על פלטת המתכת הקרה כדי לגרום להרדמת היפותרמיה. חכה 2-3 דקות לגור ללהיות בהרדמה מלאה. לאשר הרדמה על ידי מאוד לוחץ בעדינות את כף רגל ולפקח על חוסר תנועה או נשימה.

.5 הזרקה של AAV לעכברים בילוד

  1. ביד חופשית בהזרקה תוך גולגולתי של AAV לעכברים בילוד:
    1. עומס 5 μl של AAV המדולל עם 0.05% trypan הכחולים לתוך המזרק להזרקה.
    2. נגב בעדינות את ראשו של הגור בהרדמה עם קיסם אוזניים הטבולים ב70% אתנול.
    3. זהה את אתרי ההזרקה ב2/5 של המרחק מהתפר למבדה לכל עין. אתר הזרקה חלופי ממוקם כ .8-1 מ"מ לרוחב מתפר sagittal, באמצע הדרך בין למבדה וגבחת. ציוני דרך אלו הם גלויים דרך העור בP0.
    4. סמן את אתר ההזרקה עם עט מעבדה שאינה רעיל.
    5. החזק את המזרק עם בקנה מידה גלויה למוניםtoring הנפח של פתרון לוותר.
    6. ודא שהאגודל יכול להגיע לראש הבוכנה. ואז להסיר את האגודל מהבוכנה תוך מיצוב המחט, כדי למנוע טעות מחלק וירוס.
    7. מצא את התנוחה נוחה לקיבוע שעל ידי לשים את המרפק על הספסל ונשען על זרוע דלי קרח הזרוע להזרקה.
    8. הנח את הגור בצד שלה עם הראש שלה ישירות תחת המזרק. הפעל את ראשו של הגור, כך שהזריקה הניכרת פונה כלפי מעלה, ובעדינות אך בתקיפות להחזיק בעמדה זו עם יד פתוחה.
    9. החזק את המזרק בניצב לפני השטח של הגולגולת ולהכניס את המחט במקום ההזרקה הניכרת עד לעומק של כ 3 מ"מ. הזרק את המחט עד להתנגדות יורדת מעט, מצביע על כך שהמחט חדרה לתוך החדר לרוחב. אם יש צורך בהתייחסות, לסמן 3 מ"מ מקצה המחט עם יצרנית שאינה רעילה. לכוונן את עומק ההזרקה לגודל גור ומתח המבוסס על t הצבעargeting של החדרים.
    10. החזק את המזרק נוקשה כך שהבוכנה יכולה להיות מדוכאת מבלי להזיז את המחט יותר אל תוך המוח. אם הזריקה היא עקורה לתלמוס, התפשטות נגיפית תהיה מוגבלת באופן חמור.
    11. בגין הזרקה לאט וירוס תוך מעקב הנפח להימכר המזרק. לנהל נפח מרבי של 2 μl לתוך כל חדר. אם המחט היא במיקום הנכון, הצבע יתפשט כדי למלא את החדר.
    12. לאט לאט למשוך את המחט.
    13. תאפשר לאתר הזריקה הראשון כדי לסגור לפני הזרקת חץ הכדור השני.
      הערה: אין להזריק באותו האתר יותר מפעם אחת. הכנסה מחדש של וירוס כוחות המחט שכבר הזריק לדלוף החוצה וגורם לפציעה או מוות של הגור.
    14. הזרק החדר הנגדי באותו האופן.
  2. הזרקת Stereotaxic של AAV לעכברים בילוד:
    1. μl 5 העומס של AAV המדולל עם 0.05% int trypan הכחולo מזרק הזריקה שנערך על ידי מניפולטור stereotaxic.
    2. מניח בעדינות את ראשו של הגור בין סורגי האוזן של המסגרת בילוד. ודא הראש הוא רמה בציר Y (מלפנים לאחור) על ידי בדיקה כי הקו בין מבדה וגבחת הוא במקביל לבמה. ודא הראש הוא רמה בציר X (צד לצד) על ידי בדיקת ששורה דמיינה בין האוזניים, או קו בין העיניים, היא במקביל לבמה.
    3. נגב בעדינות את ראשו של הגור בהרדמה עם קיסם אוזניים הטבולים ב70% אתנול.
    4. השתמש מניפולטור stereotaxic כדי למקם את המזרק מעל למבדה ולאחר מכן לאפס את X וקואורדינטות Y. הזז את זרועות stereotaxic ל( X, Y) = (0.8, 1.5) מ"מ לגורי P0 סטנדרטיים.
      הערה: גודל גור וקואורדינטות stereotaxic עשוי להשתנות מזן וגיל. התאם קואורדינטות המבוססות על הזרקת צבע לפי צורך למקד את החדרים לרוחב.
    5. לאט לאט להוריד את המחט לתוך אתר ההזרקה. פני השטח של הגולגולת indאף אוזן גרון ולאחר מכן שחרר פעם אחת את המחט חדרה את העור. לחזור בו מהמחט עד הגולגולת משחזרת צורה הקעורה הרגילה שלו, אבל לשמור את השיפוע של המחט מתחת לעור. אפס Z לתאם בשלב זה.
    6. הכנס את המחט עד Z = -1.7 מ"מ ולאחר מכן לחזור ל-1.5 מ"מ.
    7. לאט לאט להזריק את הווירוס. כל חצי הכדור יכול לקבל עד 2 μl של פתרון.
    8. שמור את המזרק במקום 30-60 שניות לאחר שסיים את ההזרקה ולאחר מכן לחזור לאט את המחט על 1-2 דק '.
    9. חזור על פעולה עבור חצי הכדור הנגדי, תוך שימוש בקואורדינטות שליליות בציר X לאתר ההזרקה.
      הערה: קואורדינטות אלטרנטיביות להזרקה הן (X, Y, Z) = מ"מ (0.8, 2.0, -1.5) ומ"מ (1.2, 1.0, -1.5). לבצע את הזריקה הראשונה ב( 0.8, 2.0), ולאחר מכן לעבור ל( 0.8, -2.0), (1.2, 1.0) ולבסוף (1.2, -1.0). הזרק 1 μl של פתרון בכל אתר, עבור הסכום כולל של 2 μl לחץ כדור. לנוע במהירות בין זריקות כדי להשלים את ההליך בlesים מ -10 דקות.

הזרקת ההודעה Care .6

  1. לאחר שסיים את הזריקות לשני חצאים הכדור, הנח את הגור בחזרה על כרית החימום עד לחזרת צבע טמפרטורת גוף ועור שלה לקדמותו ואת הגור מתחיל לנוע.
  2. אם אתם משתמשים באמו הביולוגית להניק תינוקות המוזרקים, להחזיר את הגורים הזריקו לאמו הביולוגית לאחר שיתאוששו תנועה נורמלית. הנח את גורי uninjected שנותרו על כרית החימום. חזור על התהליך עד שכל העכברים כבר הזריק.
  3. אם אתם משתמשים באמא מאמצת להניק תינוקות המוזרקים, להעביר את כל הגורים שהוחדרו לאמו מאמצת לטיפול אחרי שהם יתאוששו תנועה נורמלית.
    1. להסיר את רוב או את כל הגורים השייכים לאמו מאמצת מהכלוב כדי להבטיח את הצלחת של בעלי החיים שהוזרקו.
    2. אם יש לי הגורים של אמו מאמצת וגורים הזריקו את אותו צבע עיניים ועור, לסמן גורים מאמו המאמצת עם עט מעבדה, כך שניתן יהיהלהבדיל מאוחר יותר.
    3. הנח גורים של אמו המאמצת וחלק מהמצעים שלהם יחד עם הגורים המוזרקים. ודא שהגורים הזריקו לרכוש את הריח של צאצאיה הביולוגיים כדי לשפר את הקבלה של הגורים החדשים.
    4. המקום היחיד גורים מוזרקים חזרה לכלוב של אמו המאמצת. לברור כל גורים שנותרו מאמו המאמצת.
  4. ודא שהאם היא השתתפות ולהנקת הגורים המוזרקים בתוך 10 דקות של הצבת אותם לכלוב. אם האמא לא תאסוף את הגורים בתוך הזמן הזה, להעביר את גורים למשנהו אמו מאמצת.
  5. תווית הכלוב עם כרטיס Biohazard להראות שהוא מכיל בעלי חיים באופן ויראלי מוזרקים. בית הכלוב באזור שאושר ל72 שעה.
  6. לאחר תקופת הסגר 72 שעה, להעביר את האמא וגורים (אך לא במצעים או פריטי כלוב אחרים) לכלוב נקי. לבצע העברה זו בתוך ארון 2 רמת בטיחות ביולוגית, כדי למנוע חשיפה לכל מצעים באופן ויראלי מזוהמים. Rזור הכלוב הנקי עם בעלי החיים שהוזרקו למתקן העכבר הרגיל.
  7. מניחים את הכלוב המלוכלך לתוך שקית Biohazard, לעקר ידי מעוקר, ולאחר מכן להחזיר את הכלוב לביבר.

.7 ניקוי

  1. מניחים את פתרון הווירוס שנותר על 4 מעלות צלזיוס לשימוש עתידי. הווירוס שומר יעילות התמרה לפחות 2 חודשים, כאשר הם מאוחסנים ב 4 ° C. 8.
  2. לחטא את מחט הזריקה ומזרק עם אקונומיקה 2% ואחרי שטיפות חוזרות ונשנות במים ללא יונים.
  3. נקה את אזור העבודה עם אקונומיקה 2% ואחרי 70% אתנול.
  4. לאסוף את כל הפריטים חד פעמים, כולל טיפים פיפטה, צינורות, מסכה, וכפפות בשקית Biohazard פלסטיק. השלך חומרי פסולת כנדרש על פי דין המקומי ובמדיניות מוסדית (כלומר החיטוי או לשרוף).

.8 הכינו מוח עכבר הדמיה

  1. הנח עכבר מוזרק לתוך תא המתת חסד פחמן דו חמצני ב34 שבועות לאחר הזרקה. פעל לפי הנחיות מוסדיות לנוהלי המתת חסד ראויים. אל תנקבו בעלי חיים עם paraformaldehyde כמו זה יהיה להרוות את תווית הקרינה.
  2. הסר את המוח כולו מהגולגולת ולתקן ל3-12 שעות ב4 paraformaldehyde% PBS על 4 מעלות צלזיוס.
  3. העבר את המוח הקבוע לסוכרוז 30% לcryoprotection. דגירה על 4 מעלות צלזיוס עד למוח כיורים לתחתית.
  4. לאסוף דלי של קרח יבש כתוש דק. חותך את המוח במחצית את קו האמצע. לקבור את החצאים המוח בקרח היבש להקפאה.
  5. לקרר את שלב microtome על ידי הוספת קרח יבש ו100% אתנול.
  6. אבטח את המוח לבמה עם קו האמצע למטה באמצעות PBS, ולאפשר להקפאה.
  7. סעיף דרך המוח ב30-45 עובי מיקרומטר באמצעות microtome זזת הקפאה.
  8. סעיפי מקום ל24 גם צלחות המכילות פתרון נוזל לרדיאטור (250 מ"ל גליצרול, 300 גליקול מ"ל אתילן, 500 מ"ל 0.1 M חיץ פוספט, pH 7.4). wi אטמירדיד ה הפח ולאחסן ב C ° -20 לשימוש עתידי.
  9. לאסוף חלקי 1-4 בארות ולשטוף 3x ב PBS.
  10. חלקי הר על גבי שקופיות מיקרוסקופ וcoverslip. לאפשר שקופיות לייבוש במיקום חשוך.
  11. שקופיות תמונה באמצעות מסננים מתאימים לYFP יליד או tdTomato כדי לבדוק את דפוס התמרה וירוס.

Representative Results

תשואות מוצלחות תוך חדרי הזרקה נגיפית ביטוי עצבי נרחב וחזק. כאן אנו הערכנו התמרה ויראלית באמצעות YFP או tdTomato גני ניאון תחת השליטה של ​​אמרגן אקטין בטא עוף (אמרגן CBA). מבנים אלה היו ארוזים לAAV8 ומוזרקים לתוך החדרים לרוחב של עכברים בילוד (P0) ICR. titers הנגיפי גבוה (10 10 חלקיקים לחצי כדור) גרם לתיוג צפוף של הנורה חוש הריח, סטריאטום, קליפת מוח, ההיפוקמפוס והמוח קטן (איור 1 א, משמאל). תיוג ניכר גם בתאי עצב במוח קטנים פורקינג, אבל נעדר בעיקר מהנוירונים גרגיר המוח הקטן שעדיין לא נמצאו במספרים גדולים בP0. ההזרקה של חלקיקים נגיפיים פחות (10 7) הביאה לתיוג דליל וביטוי עוצמה נמוך יותר (איור 1 א, מימין). אנחנו בדרך כלל להשתמש AAV8 בטווח ריכוז בין 10 7 ו10 10 חלקיקים לחצי כדור כ n קל ודרך אמינה כדי לשלוט במידת פסיפס transgene המיוצר על ידי הזרקה (איור 1). יש לנו גם להתאים את הטכניקה להביע transgenes מרובה על ידי שתיים או יותר וירוסי הזרקה משותפות. ההזרקה משותפת של שני וירוסים ארוזים לאותו סרוטיפ (כלומר שניהם AAV8) מטה את התמרה וכתוצאה מכך לאוכלוסיות נוירונים חופפות, כך שתאים רבים להביע את שני transgenes (איור 2 א). בריכוזים נמוכים יותר, דפוסי הביטוי להיות עצמאיים יותר, ואחוז התאים שכותרתו שיתוף הוא ירד (איור 2). ביטוי שאינו חופף גם יכול להיות מושגת על ידי קפסיד AAV שונה הזרקה המשותפת. הזרקה משותפת של AAV1 וAAV8 קידוד כתבי ניאון שונים מייצרת דפוס בלתי תלוי בעיקר כפול פסיפס (איור 2 ג).

"Width =" ig1highres.jpg 600 "/>
איור 1 כייל נגיף יכול לשמש כדי לשלוט בצפיפות של התמרה ויראלית. מגוון רחב של פסיפס transgene () יכול להיות מושגת על ידי דילול הפתרון הנגיפי מ10 10 עד 10 7 חלקיקים / חצי הכדור. נציג תמונות של חלקי sagittal מראות שני דפוסי התמרה מובחנים המבוססים על כייל נגיף. תמונות נלקחו מעכברים שנקטפו 3 שבועות לאחר הזרקה עם AAV8-YFP לספק 2.0 x 10 10 (משמאל) או 5.0 x 10 7 (מימין) חלקיקים / חצי הכדור. (ב ') תמונות בהגדלה גבוהות יותר של קליפת מוח (בשורה העליונה) ומוח קטן ( בשורה תחתונה) מראה את הספקטרום של פסיפס transgene מושגת על ידי דילול סדרתי של AAV8. התמרה היא מדמיין על ידי הקרינה YFP ילידים. זמני חשיפה לתמונות מוח כולו נקבעו על ידי קליפת המוח וההיפוקמפוס, אשר לזרוח ביותר במאור פנים, ואילו זמני חשיפה לפנלים מוגדלים הותאמו להראות דפוסים בתוך כל region. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור כייל 2 וסרוטיפ לשלוט באופן עצמאי את מידת שיתוף ביטוי ויראלי. נציג תמונות להראות דפוס התמרה בקליפת המוח (A, B) והמוח קטן (ג) 3 שבועות לאחר הזרקת ויראלי. () Co-הזרקה של שתי AAV8 וירוסים המכילים כתבים שונים ניאון (tdTomato או YFP) המיוצרים על התמרה נרחבת בכל רחבי המוח. רוב תאי transduced לידי ביטוי הן את הגנים מושתלים. (B) Co-ההזרקה של אותו וירוסים בtiters הנמוך מיוצר ביטוי דליל של כל חלבון, שבו פחות תאים היו transduced על ידי שני הווירוסים. (C) Co-להזריקיון של AAV ארוז לתוך קפסיד שונים (AAV8 וAAV1), אפילו בtiters הגבוה במידה מתונה, המיוצר על דפוס במידה רבה שאינו חופף של ביטוי ויראלי. הדפוס של כל חלבון פלואורסצנטי היה כמעט זהה לביטוי שלה, כאשר הזריקו לבד, מצביע על התמרה של AAV אחד אינה תלויה באחר. הקרינה TdTomato מוצגת באדום, YFP בירוק. התמרה היא מדמיין על ידי הקרינה ילידים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Discussion

שתארנו הליך תכליתי עבור המניפולציה ביטוי גנים עצבי באמצעות AAV ככלי למסירה נרחבת למוח העכבר בילוד. בהשוואה לשיטות אחרות של transgenesis העצבי כגון electroporation ברחם 1 או הזרקה תוך גולגולתי stereotaxic 2,3, הזרקה נגיפית בילוד היא קלה ופשוט יחסית. ההליך הבסיסי יכול להתבצע בתוך דקות עם רק דלי קרח ומזרק microliter. הישרדות אופטימלית וביטוי transgene ניתן להשיג על ידי השתתפות לכמה פרטים טכניים, הכי החשוב להיות באיכות של מניות ויראלי, התזמון ודיוק של זריקה, והטיפול שלאחר הלידה.

האיכות של הכנה נגיפית היא קריטית עבור התמרה מוצלחת. הכנות נגיפיות רעות תצמצמנה באופן משמעותי infectivity העצבי ולייצר התמרה astrocytic משמעותית, ככל הנראה על ידי phagocytosis של חלקיקים שאינם מדבקים. אוניברסיטאות רבותיש לי מעבדות ליבה באתר שמתמחות באריזה נגיפית, ומתקנים גדולים באוניברסיטת צפון קרוליינה ואוניברסיטת פנסילבניה מציע ריאגנטים את המדף באיכות גבוהה במגוון רחב של זנים אל במחירים מוזלים. מתקנים אלה מספקים גם באריזה אישית עבור וקטורים שאינם זמינים כמניות ארוזות מראש. קיבל פעם אחת למעבדה, לזכור כי חלקיקי AAV יכולים להיות יציבים במשך שנים ב -80 ºC, אבל מאוד רגישים לתנודות טמפרטורה. מסיבה זו, צריכים להיות מאוחסן aliquots ב -80 ° C ולא צריך להיות refrozen מופשר פעם.

ליעילות התמרה הגבוהה ביותר, זה קריטי להזריק וירוס בהקדם האפשרי לאחר הגורים מועברים. בהתבסס על המחקרים שלנו עם AAV8 ושל משתפי הפעולה שלנו, מעכב את הזריקות לא רק מפחיתה את התפשטות הנגיף מהחדר, אלא גם מטה התמרה מתאי עצב להאסטרוציטים 6,7. לכן אנו ממליצים injecting ביום לידה לביטוי עצבי אופטימלי. בגיל זה - לפני מכשול נוזל המוח השדרתי התבגר 9 - חלקיקים נגיפיים שהוחדרו לתוך החדר לרוחב יהיה מפוזרת בכל המערכת של החדר ולאחר מכן בצע את זרימת נוזל המוח והשדרה אל המוח 4. כתוצאה מכך, מיקוד מדויק של החדר לרוחב הוא קריטי על מנת למקסם את ההתפשטות נגיפית. מיקוד מדויק גם ממזער את ניזק לרקמות מההזרקה המהירה של נפח גדול יחסית של נוזל. לכן, אנו ממליצים בחום תרגול חוזר ונשנה עד שמיקוד החדרים לרוחב הופך להיות אמין לשחזור. שים לב שהקואורדינטות שנקבעו בפרוטוקול זה מתאימות לגורי P0 כלליים וצריכה להיות מותאמות לזן וגיל גורים ניסיוניים. בתחילה, יש לבצע זריקות עם פתרונות צבע, כגון trypan כחול או דיו הודו, כך המיקוד וההתפשטות ניתן דמיינו ידי קצירת המוח מייד לאחר הזרקה. אניf החדרים לרוחב היו ממוקדים בהצלחה, הצבע יתפשט בתאים של החדר ולהיות גלויים כל הדרך מנורת חוש הריח במוח הקטן. מכשיר stereotaxic מומלץ אם חדרי הלב לא יכולים להיות ממוקד באופן מהימן על ידי ביד חופשית בהזרקה.

אם הזריקות מבוצעות בצורה נכונה, חלקם של העכברים הפסיד להזרקה יהיה זניח. במקום זאת, שיעור ההישרדות לאחר ההזרקה מושפע ביותר על ידי טיפול אימהי. התחל עם בעלי חיים בריאים. בריאותה של האם הוא הצביע על ידי התנהגותה ואת המעיל שלה. היא צריכה להיות מטופחת ונקיה. גודל ההמלטה יכול להיות גם אינדיקציה לרווחה. נקבות צעירות בריאים צריכים לייצר המלטות של 6 - 8 גורים לC57BL / 6, או 10 - 16 גורים לICR. גורים בריאים צריכים להיות ורוד ומתנדנד. אם גורים לא נראים טוב או שאין לי מקום חלב על הבטן שלהם, הם צריכים להיות מועברים לנקבת אומנה חדשה באופן מיידי. אנו ממליצים ICR או FVB לטיפוח משום שהם מייצרים חלב בשפע ומקבלים ברצון גורים חדשים להמלטתם. זה הכרחי כי שיבושים לאם הם מזעריים לפני ואחרי הזריקות כמו לחץ עלול לגרום לה לדחות או קניבליזציה הגורים. להפחית לחצים על ידי הגבלת רעש, אור, והפרעות אחרות ושמירה על הכלוב במקום שקט. פתח את הכלוב הקטן ככל האפשר בעת בדיקה לגורים שזה עתה נולד וכבר בימים הראשונים לאחר הזרקה, אם כי זה הכרחי כדי לפקח על הקשב של האם לגורים ברגע שהם מוחלפים. האם צריך להציג התנהגויות מולדות כגון אגידה הגורים במקום אחד ויושב על הערימה של צאצאים. אם האמא לא להגיב באופן מיידי כאשר הגורים הם חזרו לכלוב, נסה שוב לערבב את הגורים עם מצעים מלוכלכים וחומר קינון מהכלוב שלה להבטיח שרכשו את ריחה. בדוק שוב מאוחר יותר באותו היום כי עדיין יש לי גורי כתמי חלב על גחונם. במידת האפשר, לעשות את זה על ידי להסתכל לתוך הכלוב ממתחת במקום לפתוח את הכלוב מלמעלה. הימים הראשונים הם קריטיים ביותר להישרדות, אלא גם כאשר הנקבה תהיה רגישה ביותר להפרעה.

כאשר נעשה בזהירות, הזרקת AAV תוך חדרים מספקת אמצעי מהיר וקל של מניפולציה ביטוי גנים עצבי in vivo ללא העלות והזמן של transgenesis בתאי מין המסורתי. פסיפס יליד התמרה ויראלית ניתן לרתום כדי לשלוט בצפיפות של ביטוי, מה שהופך את גישה אידיאלית לניסויים להפריד השלכות תא פנימי ותא חיצוני של transgenesis. בנוסף, שני וירוסים יכולים להיות מה שמאפשר לבטא חלבונים מרובים בשתי אוכלוסיות נוירונים חופפות או שונות מוזרק שיתוף. מניפולציות אלו מדגישות את הגמישות של הגישה, אבל אנחנו מאמינים שרק עכשיו כבר גירדנו את פני השטח של הפוטנציאל שלה. הזמינות ההולכת והגדלה של חומרים כימיים מהמדף תעשה את זה קל יותר לפתח f הזרקה הנגיפיתאו לצרכי ניסיוניים חדשים, ואילו הופעתה של סרוטיפים היברידיים עם tropisms השונה עשויה להרחיב את הרפרטואר הסלולרי שיכול להיות ממוקד 10,11.

Disclosures

חוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ICR outbred mice Harlan Hsd:ICR (CD-1) This strain is also known as CD-1
FVB inbred mice The Jackson Laboratory 1800 5-6 weeks of age
Nestlets Lab Supply NESTLETS
Shepherd shacks Lab Supply SS-mouse
High fat rodent chow Purina Mills PicoLab Mouse diet 20, #5058 This is our standard breeder chow
High fat rodent chow (alternative) Harlan Laboratories Teklad Global 19% protein rodent diet #2019S If low phytoestrogen, autoclavable diet is needed
Injection syringe Hamilton 7653-01 10 ml syringe
Injection needles Hamilton 7803-04, RN 6PK PT4, 0.375" 32 G, for standard P0 injections
Metal plate for cryoanesthesia McMaster Carr 8975K439 Raw aluminum plate, 6” x 12”, 0.25” thick, will need to be cut into 3 equal pieces and edges sanded by local machine shop
Small animal stereotaxic device with digital readout David Kopf Instruments Model 940
Universal syringe holder with needle support foot David Kopf Instruments Model 1772-F1
Neonatal frame Stoelting 51625 Officially called a mouse and neonatal rat adaptor
Biohazard disposal bags with sterile indicator VWR 14220-030 Important! – Check with local veterinary and environmental safety staff to learn your institute’s protocol for biohazard waste disposal

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. De Vry, J., et al. In vivo electroporation of the central nervous system: a non-viral approach for targeted gene delivery. Progress in neurobiology. 92, 227-244 (2010).
  2. Sun, B., Gan, L. Manipulation of gene expression in the central nervous system with lentiviral vectors. Methods Mol Biol. 670, 155-168 (2011).
  3. Puntel, M., et al. Gene transfer into rat brain using adenoviral vectors. Curr Protoc Neurosci. 4, (2010).
  4. Passini, M. A., Wolfe, J. H. Widespread gene delivery and structure-specific patterns of expression in the brain after intraventricular injections of neonatal mice with an adeno-associated virus vector. J Virol. 75, 12382-12392 (2001).
  5. Passini, M. A., et al. Intraventricular brain injection of adeno-associated virus type 1 (AAV1) in neonatal mice results in complementary patterns of neuronal transduction to AAV2 and total long-term correction of storage lesions in the brains of beta-glucuronidase-deficient mice. J Virol. 77, 7034-7040 (2003).
  6. Kim, J. Y., et al. Viral transduction of the neonatal brain delivers controllable genetic mosaicism for visualising and manipulating neuronal circuits in vivo. Eur J Neurosci. 37, 1203-1220 (2013).
  7. Chakrabarty, P., et al. Capsid serotype and timing of injection determines AAV transduction in the neonatal mice brain. PloS one. 8, (2013).
  8. Croyle, M. A., Cheng, X., Wilson, J. M. Development of formulations that enhance physical stability of viral vectors for gene therapy. Gene therapy. 8, 1281-1290 (2001).
  9. Bauer, H. C., Bauer, H. Neural induction of the blood-brain barrier: still an enigma. Cellular and molecular neurobiology. 20, 13-28 (2000).
  10. Cearley, C. N., et al. Expanded repertoire of AAV vector serotypes mediate unique patterns of transduction in mouse brain. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy. 16, 1710-1718 (2008).
  11. Grimm, D., et al. In vitro and in vivo gene therapy vector evolution via multispecies interbreeding and retargeting of adeno-associated viruses. J Virol. 82, 5887-5911 (2008).
הזרקת נגיפי Intracerebroventricular של ילודים עכבר המוח לתמרה עצבית מתמשכת ונרחבת
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kim, J. Y., Grunke, S. D., Levites, Y., Golde, T. E., Jankowsky, J. L. Intracerebroventricular Viral Injection of the Neonatal Mouse Brain for Persistent and Widespread Neuronal Transduction. J. Vis. Exp. (91), e51863, doi:10.3791/51863 (2014).More

Kim, J. Y., Grunke, S. D., Levites, Y., Golde, T. E., Jankowsky, J. L. Intracerebroventricular Viral Injection of the Neonatal Mouse Brain for Persistent and Widespread Neuronal Transduction. J. Vis. Exp. (91), e51863, doi:10.3791/51863 (2014).

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