Bräckligt X-syndrom (FXS) är en neurodevelopmental störning som kännetecknas av intellektuell funktionsnedsättning, sensoriska abnormiteter och autistiska beteenden. I de flesta fall orsakas FXS av en global förlust av bräckligt X-mentalt retardationsprotein (FMRP; kodat av Fmr1-genen) som börjar i tidiga embryonala stadier¹. FMRP är ett RNA-bindande protein som normalt uttrycks i de flesta nervceller och gliaceller i hjärnan, liksom i sensoriska organ ^2,3,4. I däggdjurshjärnor är FMRP sannolikt associerat med hundratals mRNA som kodar för proteiner som är viktiga för olika neurala aktiviteter⁵. Studier av konventionella Fmr1-knockoutdjur visade att FMRP-uttryck är särskilt viktigt för montering och plasticitet av synaptisk neurotransmission⁶. Flera villkorliga och mosaik knockout-modeller har vidare visat att FMRP-åtgärder och signaler varierar mellan hjärnregioner, celltyper och synaptiska platser under flera utvecklingshändelser inklusive axonal projektion, dendritisk mönstring och synaptisk plasticitet 7,8,9,10,11,12,13,14 . Akut funktion av FMRP vid reglering av synaptisk överföring studerades genom intracellulär leverans av hämmande FMRP-antikroppar eller FMRP själv i hjärnskivor eller odlade neuroner^15,16,17,18. Dessa metoder erbjuder dock inte möjligheten att spåra FMRP-feluttrycksinducerade konsekvenser under utvecklingen. Således är det i stort behov att utveckla in vivo-metoder för att undersöka FMRP: s cellautonoma funktioner och förväntas hjälpa till att avgöra om de rapporterade avvikelserna hos FXS-patienter är direkta konsekvenser av FMRP-förlust i de associerade neuronerna och kretsarna, eller sekundära konsekvenser härledda från nätverksomfattande förändringar under utveckling¹⁹.

Den auditiva hjärnstammen hos kycklingembryon erbjuder en unikt fördelaktig modell för djupgående funktionella analyser av FMRP-reglering i krets- och synapsutveckling. Den enkla tillgången till embryonala kycklinghjärnor och den väletablerade ovo-elektroporationstekniken för genmanipulation har i hög grad bidragit till vår förståelse av hjärnans utveckling i tidiga embryonala stadier. I en nyligen publicerad studie kombinerades denna teknik med avancerade molekylära verktyg som möjliggör tidsmässig kontroll av FMRP-feluttryck^20,21. Här är metodiken avancerad för att inducera selektiva manipuleringar av presynaptiska och postsynaptiska neuroner separat. Denna metod utvecklades i den auditiva hjärnstamskretsen. Akustisk signal detekteras av hårceller i det auditiva innerörat och överförs sedan till den auditiva ganglionen (AG; även kallad spiral ganglion hos däggdjur). Bipolära nervceller i AG innerverar hårceller med sina perifera processer och skickar i sin tur en central projektion (hörselnerven) till hjärnstammen där de slutar i två primära cochleära kärnor, kärnan magnocellularis (NM) och kärnan angularis (NA). Neuroner i NM är strukturellt och funktionellt jämförbara med de sfäriska buskiga cellerna i däggdjurets anteroventrala cochleära kärna. Inom NM, hörselnervfibrer (ANFs) synaps på somata av NM-neuroner via den stora endbulben av Held-terminaler²². Under utvecklingen uppstår NM-neuroner från rhombomererna 5 och 6 (r5/6) i bakhjärnan²³, medan AG-neuroner härrör från neuroblaster som bor i otocysten²⁴. Här beskriver vi proceduren för att selektivt slå ner FMRP-uttryck i de presynaptiska AG-neuronerna och i de postsynaptiska NM-neuronerna separat.