Stereotactische Micro-injectie van virale vectoren uitdrukken Cre Recombinase om de rol van Target Genen in Cocaine Geconditioneerd Place Voorkeur Studie

Cocaïne is een zeer versterkende psychostimulantia. Na herhaalde blootstelling, verschillende moleculaire en cellulaire adaptaties optreden in beloning-relevante hersenen circuits die worden verondersteld te resulteren in dwangmatige drug-zoekend gedrag, wordt gevraagd een hoge mate van terugval die een ernstig klinisch probleem ¹ opleveren. Cocaïne oefent deze langdurige gedrags-effecten door het reguleren van genexpressie. Om de aanpassingen die voortvloeien uit chronische cocaïnegebruik studeren, hebben preklinische diermodellen uitgebreid gebruikt. Een dergelijk model is de plaats voorkeur (CPP) paradigma airconditioning. Dit model omvat de ontwikkeling van een geleerde associatie tussen een eerder neutrale omgeving en lonende eigenschappen van cocaïne. Na verschillende paringen van cocaïne met een bepaalde kamer, worden dieren toegelaten om de cocaïne-gepaarde en niet-cocaïne-gepaarde omgevingen vrij te verkennen en als ze liever de drug-gepaarde compartiment, worden ze zei een cocaïne-geïnduceerde Plac te hebben verworvene voorkeur. Bovendien, na een uitsterven stage, dit paradigma kan worden gebruikt om context-specifieke herstel van cocaïne-zoekend gedrag te bestuderen.

Vergeleken met andere gedragsmodellen verslavend-achtig gedrag, zoals psychomotorische sensibilisatie, die wordt gebruikt om te bestuderen langdurige cocaïne geïnduceerde gedrag en moleculaire plasticiteit ^2,3 en zelftoediening (SA), dat wordt verondersteld om nauwkeuriger na te bootsen verslavend -achtig gedrag gevonden bij de mens, het CPP paradigma is een eenvoudige procedure om cocaïne contextueel leren ⁴ bestuderen. CPP-protocollen kunnen gemakkelijk worden uitgebreid tot uitsterven en herstel fasen omvatten, net als bij SA, die het mogelijk maken voor onderzoek naar de mechanismen die ten grondslag liggen aan drugs verlangen en terugval ^5-7 en die worden verondersteld om aspecten van wat er gebeurt in de menselijke recapituleren drug-zoekend gedrag en drugs – en cue-geïnduceerde terugval ^8-10.

Een mechanisme dat ten grondslag ligt aan decocaïne geïnduceerde gedrag plasticiteit die kenmerken van elk van de afzonderlijke fasen van CPP, inclusief aankoop, extinctie en herstel, is activatie van unieke signaturen van genexpressie in verschillende hersengebieden. Om direct testen welke genen binnen beloning-relevante hersengebieden bemiddelen cocaïne-geïnduceerde gedragsveranderingen, is het handig om te kunnen om ze selectief te manipuleren in een regionaal-specifieke wijze. Een manier om dit te bereiken is om recombinant adeno-geassocieerde virale (rAAV) vectoren die uitdrukken Cre recombinase met stereotaxische chirurgie, in verschillende hersengebieden van muizen die doelwit genen geflankeerd door LoxP sites (floxed muizen) hebben microinject. Deze methode zorgt voor een zeer nauwkeurige temporele en regionale controle over wanneer en waar genen worden weggenomen, in zowel delende als niet-delende neuronen, zonder het induceren van immuunreacties ^11-13. Dit niveau van controle vormt een belangrijk voordeel ten opzichte van traditionele Cre-LoxP technologie van de fokkerij floxed muizen with muizen die Cre recombinase onder de controle van een endogeen gen promoter, dat de timing en de distributie van gendeletie kan strakker geregeld. Bovendien, virale vector-gemedieerde gen-knockout omzeilt mogelijke ontwikkelingsstoornissen compenserende effecten die zich kunnen voordoen met behulp van traditionele knockout strategieën.

Naast cocaïne CPP, die hier in de hersenen van muizen floxed beschreven, micro-injectie van rAAV-Cre om de rol van specifieke genen kan worden alom toegepast gedragsparadigma's die afzonderlijke fasen, waaronder zelf-toediening en psychomotorische overgevoeligheid betrokken beoordelen. Zo heeft ons laboratorium gebruik gemaakt van de rAAV-Cre technologie om de rol van Ca _v 1.2 L-type ^{Ca2 +-kanalen} in cocaïne psychomotorische sensibilisatie ¹⁴ bestuderen. Specifiek rAAV-Cre werd microgeïnjecteerd in de nucleus accumbens (NAC) van muizen met het gen dat codeert Ca _v 1.2 floxed, aantonen dat Ca _v </sub> 1.2 handelt in deze regio bemiddelt de uitdrukking fase van psychomotorische overgevoeligheid ^14,15. Echter, kan het rAAV-Cre strategie niet worden gebruikt als muizen met een floxed gen van belang niet bestaan, als onze ervaring was bij de beoordeling van de rol van Ca _v 1.3 L-type ^{Ca2 +} kanalen in psychomotorische overgevoeligheid. Vandaar dat een beperking van het gebruik van rAAV-Cre aandient conditionele muizen bestaan ​​niet voor een bepaald gen van belang. Echter, rAAVs dat uitdrukkelijke siRNA kan worden gebruikt om knockdown doelwit-genen, zoals wij hebben gedaan om de rol van Ca _v 1.3 kanalen ^14,15 onderzoeken.

Microinjecting rAAV-Cre in discrete hersengebieden floxed muizen en testen daarvan in het CPP paradigma maakt onderzoek naar de specifieke genen die de verschillende fasen van verslavende-achtige gedrag en wanneer hun activiteiten mediëren. Gebruik van dit paradigma heeft geholpen in ons begrip van hoe herhaalde cocaïne administratie in wezen kaapt de brAins beloningsschakelschema waardoor onaangepast veranderingen in de moleculaire signaaltransductie en genexpressie die leiden tot de verslaafde toestand ^1,16,17.