ב Vivo מיקוד של תאי הצבי העצבי Neocortex חמוס על ידי באלקטרופורציה ברחם

neocortex הוא הסדין החלקי של המוח היונקים ואת המושב של תפקודים קוגניטיביים גבוהים^{יותר 1,,2,,3,,4,,5}. על מנת להשיג מניפולציה גנטית חריפה neocortex היונקים ב vivo במהלך ההתפתחות העוברית, נחקרו שתי שיטות שונות: זיהום^{נגיפי 6} ובאלקטרופורציה^{ברחם 7}. שתי השיטות מאפשרות פילוח יעיל של תאים ניאו-קליפטיים, אך סובלות ממגבלות מסוימות. היתרון העיקרי של אלקטרופורציה ברחם בהשוואה לזיהום נגיפי הוא היכולת להשיג ספציפיות מרחבית בתוך neocortex, אשר מושגת על ידי ויסות הכיוון של השדה החשמלי.

מאז אלקטרופורציה הוצגה לראשונה כדי להקל על הכניסה של DNA לתוך התאים^{במבחנה 8}, זה הוחל כדי לספק DNA לתוך בעלי חוליות שונים ב vivo. במדעי המוח ההתפתחותיים, באלקטרו אידוי הרחם של neocortex העכבר דווח לראשונה ב 2001^9,10. שיטה זו מורכבת הזרקה של תערובת ה-DNA בחדר החוץ של המוח העוברי ויישום הבא של השדה החשמלי באמצעות אלקטרודות פינצטה, המאפשר דיוק^{מרחבי 7,11}. באלקטרופורציה ברחם הוחל מאז כדי לספק חומצות גרעין על מנת לתמרן את הביטוי של גנים אנדוגניים או חוץ רחמים הוסיף neocortex העכבר. התקדמות חשובה נעשתה לאחרונה על ידי יישום המתודולוגיה של CRISPR / Cas9 בתיווך עריכת הגנום באמצעות אלקטרופורציה ברחם neocortex העכבר לבצע (1) הפרעה גנטית בנוירונים postmitotic^{12,,13 ותאי} אב^{קדום עצבי 14,}ו (2)^{גנום 15} ו אפיגנום¹⁶ עריכה.

זמן קצר לאחר הדיווח הראשון בעכבר, באלקטרופורציה של הרחם הוחל על neocortex חולדה^{עוברית 17,18}. לא מכרסמים נותרו אתגר עד הראשון באלקטרו אידוי הרחם של חמוסים, טורף קטן, דווח ב 2012^19,20. מאז, באלקטרו אידוי הרחם של חמוסים הוחל כדי ללמוד את המנגנונים של התפתחות neocortex על ידי תיוג של פרוטוורים עצביים^{ונוירונים 20,}21^,2222,23, מניפולציה הביטוי של גנים אנדוגניים, כולל השימוש בטכנולוגיית CRISPR/Cas9²⁴, ועל ידי אספקת גנים חוץ רחמיים^{21 , 22,2522,}כולל^{גנים ספציפיים לאדם 26}. יתר על כן, באלקטרואידציה של רחם של חמוסים שימש כדי לטפל בתכונות של התפתחות neocortex אנושי בתנאים^{פתולוגיים 27,28}.

בהקשר של התפתחות neocortex, היתרונות של שימוש חמוסים כמו אורגניזם מודל לעומת עכברים הם בשל העובדה כי חמוסים טוב יותר לסכם סדרה של תכונות דמויי אדם. ברמה האנטומית, חמוסים מציגים תבנית אופיינית של קיפול קליפתי, אשר^{קיים גם}בפרימטים אנושיים ורוב האחרים, אבל נעדר לחלוטין בעכברים או^{חולדות 4,29,}30^,31. ברמה ההיסטולוגית יש שני אזורי נבט תת-ורטרליים נפרדים, המכונים האזורים התת-ורטרליים הפנימיים והפנימיים (ISVZ ו-OSVZ, בהתאמה)³²,^33,המופרדים על ידי שכבת הסיבים^{הפנימית 23}. תכונות אלה משותפות גם עם פרימטים, כולל בני אדם, אך לא עם עכברים³⁴. ISVZ ו OSVZ ב חמוסים ובני אדם מאוכלסים בשפע תאים עצביים אב אדם, בעוד האזור subventricular (SVZ) של עכברים מכיל רק אבות עצביים^{דליל 21,32,35,36}. ברמה התאית, חמוסים להפגין שיעור גבוה של תת סוג של אבות עצביים המכונה גליה בסיס או רדיאלית החוצה (bRG או oRG, בהתאמה), אשר נחשבים אינסטרומנטליים עבור ההתרחבות האבולוציונית של neocortex^{יונקים 34,37,38}. bRG הם מכאן מאוד בשפע neocortex חמוס העוברי העוברי, אבל הם נדירים מאוד neocortex העכבר^{העוברי 35,36}. יתר על כן, חמוס bRG מראה הטרוגניות מורפולוגית דומה לזה של bRG אנושי, הרבה יותר טוב עכבר bRG²¹. לבסוף, ברמה המולקולרית, פיתוח neocortex חמוס מראה דפוסי ביטוי גנים דומים מאוד לאלה של neocortex אנושי עוברי, אשר נחשבים לשלוט בהתפתחות של קיפול קליפתי, בין היתר^39.

המאפיינים הביולוגיים והמולקולריים של החמוס bRG הופכים אותם לתווססים מאוד, בדומה ל-bRG האנושי. התוצאה היא ייצור מוגבר של נוירונים ופיתוח של neocortex מורחב ומורכב מאוד³⁴. מאפיינים אלה הופכים חמוסים אורגניזמים מודל מעולה לחקר תכונות דמויי אדם של התפתחות neocortex כי לא ניתן לדגמן^{בעכברים 26,40}. כדי לנצל את מלוא היתרונות של החמוס כאורגניזם מודל השיטה שהוצגה פותחה. הוא מורכב באלקטרו-אידוי רחם של עוברי חמוס E33 עם פלסמיד המביע GFP (pGFP) תחת שליטה של מקדם בכל מקום, CAG. לאחר מכן ניתן לנתח את העוברים המאלקטרו-אידויים באופן עוברי או לאחר הלידה. על מנת להפחית את מספר בעלי החיים שהוקרבו, חמוסים נקבה (ג’יל) מחטאים על ידי כריתת רחם ותרמו לאימוץ כחיות מחמד. אם העוברים המיויעדים נקטפים בשלבים עובריים, מתבצע ניתוח שני ועוברים מוסרים על ידי ניתוח קיסרי, בעוד שהנוברים עוברים כריתת רחם. אם העוברים המיויעדים מנותחים בשלבים שלאחר הלידה, ג’יל עובר כריתת רחם לאחר שהגורים נ גנחו או הוקרבו. לפיכך, מוצג גם פרוטוקול כריתת הרחם של ג’יל.