永続かつ広範な神経伝達のための新生児マウス脳の脳室内ウイルス注射
Summary
Here we demonstrate a technique for widespread neuronal transduction by intraventricular injection of adeno-associated virus into the neonatal mouse brain. This method provides a rapid and easy way to attain lifelong expression of virally-delivered transgenes.
Abstract
科学の進歩のペースが急速に加速してして、新たな方法を迅速かつ簡単にマウス脳における遺伝子発現を操作するために実験的な神経科学のために必要とされる。ここでは、最初の新生児マウスの脳内へのウイルスによりコード導入遺伝子の直接の頭蓋内送達のためにPassiniとウルフによって導入された技術について説明します。最も基本的な形態では、手順は、アイスバケットとマイクロリットルシリンジを必要とします。しかし、プロトコルは、技術の新たな研究者のための一貫性を改善するために、定位固定フレームとの使用に適合させることができる。この方法は、上衣ライニングは、出生後の最初の12〜24時間の間、まだ未熟である間脳実質への脳室から自由に移動するためのアデノ随伴ウイルス（AAV）の能力に依存しています。脳全体の神経細胞の広範な伝達におけるこの年齢の結果でのAAVの室内注射。発現は、注射の日以内に始まり、lifetim持続動物のメール。蛍光タンパク質の共発現は、形質導入細胞の重要なラベルを提供しながら、ウイルス力価は、形質導入されたニューロンの密度を制御するように調節することができる。既製の両方を提供するために、ウイルスコア施設、事前包装された試薬およびカスタムウイルス調製物の立ち上がり可用性と、このアプローチは、迅速、簡単、かつはるかに安価であるマウス脳における遺伝子発現を操作するためのタイムリーな方法を提供伝統的な生殖細胞工学より。
Introduction
神経遺伝子発現を改変するための従来の方法は時間がかかり、高価な生殖系列操作を必要とする。そのような子宮内エレクトロポレーションまたは定位レンチウイルス注入収量のように新たにアプローチより速く結果オルタナティブかつ低コストであるが、複雑な外科的介入1-3必要とするという欠点を持っている。さらに、導入遺伝子の発現は、これらの方法に制限された空間範囲を有する。本明細書では、新生児マウスの脳へのアデノ随伴ウイルス（AAV）の脳室内注射を介して広範な神経細胞操作のための、迅速、簡単、かつ経済的な方法を記載する。方法はまず、AAVは、それが未成熟上衣障壁を通って脳実質4に側脳室からの経過とともにそれは脳脊髄液内に拡散させてから、それらが小さな粒径を示唆2001年にジョン·ウルフとマルコPassiniによって記述された5。 F内のAAVの室内注射IRST誕生利回り嗅球から脳幹6,7に、脳のあらゆる領域に及ぶ神経サブセットの普及ウイルス形質導入後24時間。ウイルスにより配信の導入遺伝子を発現させ、注射日以内にアクティブで、形質導入後の年まで持続している。このように、この多目的な操作は、生後初期の脳の発達から成人老化および変性に至るまでの研究を可能にします。
それはニューロン6の形質導入で最も効率的であるため、私たちの具体的な実験のニーズに技術を適応では、主にAAV8血清型に焦点を当てている。私たちは、ウイルス力価は、遺伝子操作の細胞固有の影響を試験する実験のために形質導入された神経細胞の密度を制御するために希釈することができることを示している。また、2つのウイルスがために選択された血清型に依存して、ニューロンの別個のまたは重複するセットに向けて付勢されている発現パターンを生成するために同時注入することができたことを実証ウイルスパッケージ。私たちの仕事は、実験的な神経科学の設定の広い範囲で使用するためのこの技術の汎用性を拡大する。
Protocol
Representative Results
Discussion
私たちは、新生児マウスの脳に広範に送達するためのビヒクルとしてAAVを使用して、ニューロン遺伝子発現を操作するための汎用性の手順を記載している。そのような子宮内電気穿孔1または定位頭蓋内注射2,3のように、神経細胞の遺伝子導入する他の方法と比較して、新生児のウイルス注射は、比較的簡単でシンプルです。基本的な手順は、アイスバケット及びマイクロシ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported by the Robert A. and Rene E. Belfer Family Foundation, NIA R21 AG038856 (JLJ), BrightFocus Foundation Alzheimer’s Disease research grant A2010097 (JLJ), and NIA Biology of Aging Training grant T32 AG000183 (support for SDG).
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 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 | 32 gauge, 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 |
References
- 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).
- Sun, B., Gan, L. Manipulation of gene expression in the central nervous system with lentiviral vectors. Methods Mol Biol. 670, 155-168 (2011).
- Puntel, M., et al. Gene transfer into rat brain using adenoviral vectors. Curr Protoc Neurosci. 4, (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- Chakrabarty, P., et al. Capsid serotype and timing of injection determines AAV transduction in the neonatal mice brain. PloS one. 8, (2013).
- 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).
- Bauer, H. C., Bauer, H. Neural induction of the blood-brain barrier: still an enigma. Cellular and molecular neurobiology. 20, 13-28 (2000).
- 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).
- 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).
