정위 사출 기술을 적용하는 것은 동물의 행동에 유전 적 영향을 연구하기
Summary
렌티 바이러스는 cDNA를 표현 또는 shRNA를 생쥐의 특정 뇌 영역에서 유전자 발현을 조절할 수의 정위 주입. 여기, 우리는 오픈 필드 테스트 (OFT)과 강제 수영 시험 (FST)와 같은 행동 작업으로 정위 주사를 결합하는 프로토콜을 제시한다.
Abstract
정위 주사는 쥐에서 대상 뇌 영역에 높은 역가의 렌티 바이러스를 전달하는 유용한 기술이다. 렌티 바이러스가 과발현 또는 뇌 조직에 큰 손상없이 비교적 집중된 지역에서 최저 유전자 발현 할 수 있습니다. 복구 후, 주입 된 마우스는 오픈 필드 테스트 (OFT)과 강제 수영 시험 (FST) 등의 다양한 행동 작업에 테스트 할 수 있습니다. OFT는 마우스 신규 오픈 필드의 중앙에 보내는 시간의 양을 측정함으로써 마우스에서 운동 및 불안 표현형을 평가하기 위해 디자인된다. 더 불안 마우스 대조군과 비교하여 신규 필드의 중심에서 상당히 적은 시간을 소요한다. FST 물 버킷에 넣고, 마우스가 움직이지 않는 경우에 소요되는 시간을 정량화하여 항 우울증 표현형을 평가한다. 항 우울 표현형을 가진 마우스는 동물을 대조군에 비해 훨씬 적은 시간 움직이지를 보낼 것입니다. 이 프로토콜의 목적은 아이돌을 사용하는 것행동 검사와 함께 렌티 바이러스의 eotactic 주입은 동물의 행동을 조절하는 방법을 유전 적 요인 평가합니다.
Introduction
그 유전자 조작이 용이하기 때문에 마우스 신경 생물학에서 널리 사용되어왔다. 유전자 녹아웃 기술은 각각의 유전 인자는 마우스 동작을 모양 방법을 연구 조사 할 수 있습니다. 또한, CRE-에 loxP 시스템은 조직 -을위한 유용한 도구를 제공하고, 다른 조직에서 유전자 기능을 연구하는 연구자 수 있습니다 생쥐의 유형 – 특정 유전자 녹아웃을, 세포. (1) 그러나, 실제로, CRE 프로모터의 발현 패턴을 제어하기 어려운 , 지금까지 많은 설립 CRE 드라이버는 특정 지역과 관련된 표현을 달성하지 않았습니다. 2,3
대안 적으로, 정위 주사 성인 쥐의 뇌의 특정 영역을 목표로하는 방법이다. 된 cDNA 또는 shRNA를 발현 유전자 조작 바이러스를 주입하여, 유전자 발현의 특정 지역과 관련된 변조를 달성 할 수있다. 각 마우스의 뇌의 크기가 다르지만, 뇌의 특정 영역의 위치는 정위 번호 좌표를 사용하여 결정될 수있다궁둥이 마우스 뇌의 두개골에 랜드 마크에서 설정합니다. 가장 일반적으로 사용되는 랜드 마크 브레 그마, 람다, 및 라인 간가있다. 뇌 아틀라스로부터 얻어지는 좌표를 사용하여, 각 뇌 영역의 4 정확한 위치는 안테 – 후방 (A / P), 내측 – 외측 (M / L)에 의해 식별 될 수 있고, 지느러미 – 복부는 (D는 / V)에서 축 브레 그마는 / 간가 라인 교차. 주사는 형광 현미경으로 확인 할 수 있도록 일반적으로 쥐의 뇌에 주입 바이러스는 하나 빨강, 또는 녹색 형광 단백질 (RFP 또는 GFP) 태그된다.
쥐의 행동 평가는 정신 질환의 기초 연구에 특히 필요하다. 환자의 정신 장애의 증상은 일반적으로 비정상적인 행동을 포함한다. 이러한 인간의 행동 중 일부는 진화 적으로 보존하고 직접 모방 및 마우스에서 관찰 할 수있다. 예를 들어, 우울증 행동 절망을 측정함으로써 마우스에서 모델링 될 수있다. 자주 우울증이있는 사람그들도 도움이 될 것입니다 아무것도 할 것처럼 EN은 결국 자살로 이어질 수있는 증상을 느낀다. 설치류, 이것은 물 풀에 떠 대 수영 마우스 (포기로 간주) 시간의 양을 측정 강제 수영 시험 (FST)를 사용하여 모델링 될 수있다. 이 패러다임은 항우울제와 표현형을 구출에 의해 검증된다. 처리되지 않은 대조군에 비해 훨씬 적은 시간 움직이지를 보낼 것입니다 항우울제를받은 7, 8, 9 마우스를. 다른 행동 테스트, 오픈 필드 테스트 (OFT) 마우스에서 운동을 평가하도록 설계되고, 별도로 마우스에서 불안 표현형을 분석하는데 사용될 수있다. 5,6이 시험은 그들이 가까이있을 때 마우스는 안전한 느낌 전제 소설 열기 필드에서 벽에. 그들은 호기심 동물로 야생 형 마우스는 결국, 새로운 환경을 모색 할 것입니다. 그러나, 필드의 중심에서 적은 시간을 소비하는 것은 마우스 initia를 극복 할 수 없게되므로, 마우스에 불안을 나타낸다L의 공포는 새로운 환경에 가져왔다. 열린 필드의 중심에서 필요한 시간의 양에 의해 정량화 마우스 불안은 많은 정신 질환에 존재하는 인간 임상 불안, 비교 될 수있다.
행동 패러다임 정위 주사의 조합은 타겟 뇌 영역에서 특정 유전자의 발현을 변경하는 신규 한 방법이다. 마우스 동작에 변조 된 유전자 발현의 효과는 결정될 수있다. 전뇌 녹아웃 대조적으로,이 방법은 특정 뇌 영역을 대상으로 특히 유용하다. 또한, 정위 주사는 일반적으로 성인 야생형 마우스에서 수행되며, 따라서, 내인성 유전자 발현이 발달 단계에 걸쳐 유지되었다. 유전자는 배아 발달 또는 출생 후의 단계에서 생존에 필요한 경우이 방법은 효과가 혼동을 방지한다. 하나의 주요 제한은 실험 쥐를 통해 서 갈 필요가 있다는 것입니다H 쥐의 두개골이 가지고있는 침습 수술은 열 수 있습니다. 또한, 유전자 조절의 정도는 바이러스의 역가 및 효율성에 의해 결정된다. 바이러스는 특별한기구를 필요로 정위 좌표를 이용하여 정확한 영역에 주입되어야한다. 정확한 주사 부위의 확인은 사후을 완료 할 수 있습니다.
이 방법은 이전에 각종 신경 질환에서 특정 유전자의 참여를 테스트하는 데 사용되어왔다. 예를 들어, 바이러스 성 매개의 RNAi가 (도파민 합성 할 수있다) 토륨 유전자를 타겟팅하는 흑색질의 compacta에 주입하고, 전위의 거동 분석을 수행 하였다. (10) 또 다른 연구가 관련 마우스의 행동을 평가 렌티 소음 DISC1의 정위 주사를 사용 정신 분열증에. DISC1의 최저은 새로움에 대한 응답으로 증가 운동을 주도 (평행 정신 분열증의 양성 증상), 그리고 더 큰 부동FST. (11)는 마찬가지로, 추가 연구는 5-HT (1B)의 과발현이, OFT 증가 탐색 행동이 방법을 사용하여 항 불안 표현형과 일치 주도 것으로 나타났습니다. (12) 정위 주사 CRE-에 loxP 생쥐에서 재결합을 유도하는 CRE 바이러스를 제공 할 수 있습니다 . 이 방법은 선택적으로 편도선에서 Y2 수용체 맥리의 terminalis의 침대 핵을 제거하기 위해 사용되었다. 행동 분석하면,이 마우스는 유전자가 중앙 편도체에서 삭제 된 항 우울 표현형을 찾았지만, 한 유전자가 기저 편도 또는 맥리의 terminalis의 침대 핵에 삭제없이 표현형. (13) 따라서,이 기술을 동물의 행동에 유전 적 효과를 연구 할 수있는 독특한 도구를 제공합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
성공적인 정위 주사는 세 가지 요소에 의존 : 바늘 (팁, 살아 마우스를 유지 (브레 그마의 교회법 및 간가 줄에 바늘의 끝을) 좌표에 대한 올바른 원점 설정, 영점에 대한 권리 깊이를 설정 다만) 뇌 조직의 외관을 터치. 마우스의 생존 능력은 중요하다. 수술 생존율은 마우스가 제대로 마취 적절한 진통제를 수신되어 있는지 확인하여 도움을받을 수 있습니다. 통증 수술 후 회복 나쁨의 주요 원인으…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work is supported in part by American Heart Association Scientist Development Grant and NARSAD Young Investigator Award to Yingwei Mao.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Stereotactic Apparatus item 51725 | Stoelting co. | 51725 | |
| Quintessential stereotaxic pump | Stoelting co. | 53311 | |
| Injection Styringe, 65 RN | Hamilton | 7633-01 | |
| DMEM | Sigma-Aldrich | D5796 | |
| PEI | Polysciences Inc. | 23966 | |
| Scissors | Fine Surgical Tools | 14084-08 | |
| Blunt end forceps | Fine Surgical Tools | 11002-12 | |
| Needle holder | Fine Surgical Tools | 12001-13 | |
| Drill | Ram Products Inc | Microtorque control box, Tech2000 handpiece | with pedal |
| Glass bead sterilizer | Inotech | IS-400 | |
| Absorbable sutures | Unify | M-K518r19 | Absorbable, reverse cutting |
| Cotton swabs | VWR | 89031-270 | |
| Heating pad | Gaymar | T-pump TP-500 PN11184-000 | |
| Artificial tears | Rugby | NDC 0536-6550-91 | |
| Disposable syringe | BD Syringe | 309623 | |
| Cloth | |||
| Gloves | Ansell | Senseitouch #7823 | |
| Avertin or other anesthetic | see recipe citation | ||
| Ketoprofen or other analgesic | see veternarian | ||
| Tracking software | Noldus | Ethovision XT | |
| Tracking Camera | Noldus | Media Recorder |
References
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