Stereotaxic mikroinjektion av virala vektorer som uttrycker Crerekombinas att studera betydelsen av mål gener i Cocaine miljöbetingad preferens

Kokain är en starkt förstärkande psykostimulantia. Efter upprepad exponering, flera molekylära och cellulära anpassningar förekommer i belöning-relevant hjärnströmkrets som tros leda till tvångsmässigt drog-sökande uppförande, vilket fick höga återfall som utgör ett allvarligt kliniskt problem ^1. Kokain utövar dessa långvariga effekter på beteendet genom att reglera genuttryck. För att studera de anpassningar som uppstår kronisk kokain har prekliniska djurmodeller använts i stor utsträckning. En sådan modell är den miljöbetingad preferens (CPP) paradigm. Denna modell innefattar utveckling av en lärd association mellan en tidigare neutral miljö och de belönande egenskaper kokain. Efter flera parningar av kokain med en särskild kammare, djuren tillåts att fritt utforska kokain-parade och icke-kokain-parade miljöer och om de föredrar drogen-parade fack, sägs de ha förvärvat en kokain-inducerad place företräde. Dessutom, efter en utdöende praktikperiod, kan detta paradigm kan användas för att studera kontextspecifik återanställning av kokain-sökande uppförande.

Jämfört med andra beteendemässiga modeller av beroendeframkallande-liknande beteende, såsom psykomotorisk sensibilisering, som används för att studera långsiktiga kokaininducerad beteende och molekylära plasticitet ^2,3 och självstyret (SA), som är tänkt att mer exakt efterlikna beroendeframkallande -liknande beteende hos människor, är CPP paradigmet en enkel procedur att studera kokain kontextuellt lärande ^4. CPP protokoll kan enkelt utökas till att omfatta utrotning och faser återanställning, på samma sätt som SA, som möjliggör undersökning av mekanismerna bakom narkotikabegär och återfall ^5-7 och som tros rekapitulera aspekter av vad som sker i människans drog-sökande uppförande och narkotika – och cue-induced återfall ^8-10.

En mekanism bakom detkokain-inducerad beteende plasticitet som är kännetecknande för varje distinkta faser av CPP, inklusive förvärv, utplåning, och återanställning, är aktivering av unika signaturer av genuttryck inom olika områden i hjärnan. För att direkt testa vilka gener inom belöning-relevanta områden i hjärnan förmedlar kokaininducerad beteendeförändringar, är det bra att kunna manipulera dem selektivt i ett regionalt-specifikt sätt. Ett sätt att uppnå detta är att mikroinjicera rekombinanta adenoassocierad virala (rAAV) vektorer som uttrycker Crerekombinas med stereotaktisk kirurgi, i distinkta områden i hjärnan på möss som har målgener flankeras av loxP-ställen (floxed möss). Denna metod möjliggör en mycket exakt temporal och regional kontroll över när och var gener ablation, både delande och icke delande nervceller, utan att inducera immunsvar ^11-13. Denna nivå av kontroll är en viktig fördel jämfört med traditionella Cre-LoxP teknik för avel floxed möss wed möss som uttrycker Cre-rekombinas under kontroll av en endogen gen promotor, i att tidpunkten och distribution av gendeletion kan mer hårt reglerad. Dessutom kringgår viral vektor-medierad genknockout potentiella utvecklingsmässiga kompenserande effekter som kan uppstå med traditionella knockout strategier.

Förutom kokain CPP, som beskrivs här, mikroinjektion av rAAV-Cre i hjärnan hos floxed möss för att bedöma betydelsen av specifika gener kan appliceras ubiquitously till beteendemässiga paradigm som involverar separata faser, inklusive själv-administration och psykomotorisk sensibilisering. Till exempel har vårt laboratorium utnyttjat rAAV-Cre-teknik för att studera rollen av Ca _v 1,2 L-typ Ca ^{2 +-kanaler} i kokain psykomotorisk sensibilisering ^14. Specifikt rAAV-Cre mikroinjiceras in i kärnan accumbens (NAc) av möss med den gen som kodar Ca _v 1.2 floxade, för att visa att Ca _v </sub> 1.2 agerar i denna region förmedlar uttrycket fasen av psykomotorisk sensibilisering ^14,15. Däremot kan den rAAV-Cre strategi inte användas om möss med en floxed gen av intresse inte finns, så var vår erfarenhet vid bedömningen roll _Kalifornien V 1.3 L-typ ^{Ca2 +-kanaler} i psykomotorisk sensibilisering. Därför, presenterar en begränsning av användning av rAAV-Cre själv om villkorliga möss inte existerar för en speciell gen av intresse. Men rAAVs som uttrycker siRNA kan användas för att gener knockdown mål, som vi har gjort för att undersöka betydelsen av _Kalifornien V 1.3 kanaler ^14,15.

Microinjecting rAAV-Cre i diskreta hjärnan regioner floxed möss och sedan testa dem i CPP paradigm tillåter utredning av de specifika gener som förmedlar de olika faserna av beroendeframkallande-liknande beteende och där de agerar. Användning av detta paradigm har hjälpt i vår förståelse av hur upprepad kokain administration i huvudsak kapar brains belöning kretsar orsakar maladaptiv förändringar i molekylära signaltransduktionsvägar och genuttryck som leder till missbrukare tillståndet ^1,16,17.