Mosaic Analyse der Genfunktion in Postnatale Mäusehirnen mithilfe von Virus-basierten Cre Rekombination

Normale Funktion des Gehirns beruht nicht nur auf der Embryonalentwicklung, wenn wichtige Nervenbahnen etabliert sind, sondern auch auf die postnatale Entwicklung bei neuronalen Schaltkreisen gereift und verfeinert. Fehlregulation in diesem Stadium können zu neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen wie Autismus und Schizophrenie ^1,2 führen. Viele Gene sind in der pränatalen Gehirn untersucht und festgestellt, von entscheidender Bedeutung für viele Entwicklungsprozesse ^3-5. Allerdings ist ihre Funktion in der postnatalen Gehirn weitgehend unbekannt, teils weil ihre Deletion in Mäusen führt oft zu Letalität bei Neugeborenen Entwicklung, teils weil ihre Forderung in der frühen Entwicklung behindert die postnatale Analyse. Um diese Hindernisse zu überwinden, sind floxed Allele dieser Gene derzeit in Mäusen ⁶ erzeugt. Wenn mit transgenen Allele, die ausdrückliche Cre-Rekombinase in bestimmten Zelltypen, bedingte Löschung erreicht werden, um Genfunktionen in der postnatalen Gehirn studieren können kombiniert werden. Allerdings erfordert diese Methode zusätzliche Allele und zusätzliche Zeit (3-6 Monate), um die Mäuse mit den entsprechenden Genotypen zu erzeugen, wodurch die Expansion der genetischen Analyse, um im großen Maßstab im Gehirn der Maus.

Hier zeigen wir einen komplementären Ansatz, dass viral-Ausdruck Cre verwendet, um diese floxed Allele schnell und systematisch zu untersuchen in der postnatalen Entwicklung des Gehirns. Durch Einspritzen von rekombinanten Adeno-assoziierte Viren (rAAVs) ^7,8 Kodierung Cre in der neonatalen Gehirn, sind wir in der Lage, das Gen von Interesse in verschiedenen Regionen des Gehirns zu löschen. Durch die Steuerung der virale Titer und Koexpression ein fluoreszierendes Protein-Marker, können wir gleichzeitig zu erreichen Mosaik Gen-Inaktivierung und spärliche neuronale Kennzeichnung. Diese Methode umgeht die Forderung vieler Gene in der frühen Entwicklung, und erlaubt uns, ihre Zelle selbst eine autonome Funktion in vielen kritischen Prozesse in der postnatalen Entwicklung des Gehirns, einschließlich axonalen und dendritischen Wachstums-Studie, Verzweigungen und Fliesen, sowie Synapsenbildung und Raffinesse. Diese Methode wurde bereits erfolgreich in unserem eigenen Labor (unveröffentlichte Ergebnisse) und andere ^8,9 verwendet, und kann auch auf andere Viren, wie Lentivirus ^9, sowie die Expression von shRNA oder dominant aktive Proteine ^​​10 verlängert werden. Darüber hinaus durch die Kombination dieser Technik mit der Elektrophysiologie sowie kürzlich entwickelten optischen Imaging-Tools ^11, bietet diese Methode eine neue Strategie zu untersuchen, wie genetische Signalwege neuronalen Schaltkreis Entwicklung und Funktion in Mäusen und Ratten beeinflussen.