تطبيق المجسم حقن التقنية لدراسة التأثيرات الوراثية على سلوكيات الحيوان

وقد الماوس تستخدم على نطاق واسع في علم الأعصاب لأنه من السهل التلاعب وراثيا. تقنيات الجينات خروج المغلوب تسمح للباحثين للتحقيق في كيفية عمل كل عامل وراثي الأشكال السلوكيات الماوس. وعلاوة على ذلك، يوفر نظام لجنة المساواة العرقية loxp أداة قيمة لنسيجيا وخلية type- بالضربة القاضية جين معين في الفئران، والتي تمكن الباحثين لدراسة وظيفة الجينات في الأنسجة المختلفة. ¹ ومع ذلك، من الناحية العملية، وأنماط التعبير من المروجين لجنة المساواة العرقية يصعب السيطرة ولقد لذلك العديد من السائقين حتى الآن لجنة المساواة العرقية التي أنشئت لم يتحقق التعبير منطقة محددة. ^2،3

بدلا من ذلك، حقن المجسم هو الأسلوب الذي يستهدف مناطق محددة في الدماغ من الماوس الكبار. عن طريق حقن الفيروسات المعدلة وراثيا معربا عن كدنا] أو shRNA، لا يمكن أن يتحقق التشكيل منطقة محددة في التعبير الجيني. على الرغم من أن حجم الدماغ من كل فأر يختلف، موقع مناطق محددة في الدماغ يمكن تحديدها باستخدام coordi المجسمتعيين المتحكمة من المعالم على الجمجمة من مخ الفأر. المعالم الأكثر شيوعا هي bregma، لامدا، والخط interaural. باستخدام الإحداثيات التي تم الحصول عليها من أطلس الدماغ، ⁴ في المكان المحدد من كل منطقة في الدماغ يمكن تحديدها من قبل انتيرو-الخلفي (A / P)، وسطي الاطراف (M / L)، و (D / V) محاور الظهري البطني من bregma / interaural خط التقاطع. عادة الفيروسات حقنها في أدمغة الفئران الموسومة هي إما أحمر أو أخضر بروتين فلوري (RFP أو GFP)، بحيث الحقن يمكن التأكد عن طريق الفحص المجهري الفلورسنت.

تقييم السلوكية للفئران ضرورية خصوصا للبحوث الأساسية من الاضطرابات النفسية. أعراض الاضطرابات النفسية لدى المرضى الذين عادة ما تشمل السلوكيات الشاذة. بعض هذه السلوكيات البشرية هي الحفظ تطويريا ويمكن تحاكي مباشرة، ولاحظ في الماوس. على سبيل المثال، والاكتئاب يمكن أن تكون على غرار في الماوس عن طريق قياس اليأس السلوكي. الأشخاص الذين يعانون من الاكتئاب كثيراأون تشعر وكأن شيئا لم يفعلوا سيساعد أي وقت مضى، من أعراض التي يمكن أن تؤدي في النهاية إلى الانتحار. في القوارض، وهذا يمكن أن تكون على غرار باستخدام اختبار السباحة القسري (FST)، والذي يقيس مقدار الوقت ماوس السباحة مقابل عائمة في بركة من الماء (ينظر إليها على التخلي). يتم التحقق من صحة هذا النموذج من قبل إنقاذ النمط الظاهري مع عقاقير مضادة للاكتئاب. ^7،8،9 الفئران التي تلقت عقاقير مضادة للاكتئاب سوف تنفق أقل كثيرا من الوقت متحرك مقارنة مع الضوابط غير المعالجة. تم تصميم اختبار السلوكي آخر، الاختبار الميداني المفتوحة (OFT) لتقييم الحركة في الفئران، وبالإضافة إلى ذلك يمكن استخدامها لتحليل النمط الظاهري حريصة في الفئران. ^5،6 يقوم هذا الاختبار على أساس أن الفئران يشعرون أكثر أمانا عندما تكون قريبة على الحائط في حقل مفتوح الرواية. سوف الفئران نوع البرية استكشاف في النهاية بيئة جديدة، كما أنها حيوانات غريبة. ومع ذلك، تنفق وقتا أقل في وسط الميدان يدل على القلق في الماوس، والماوس سوف لن تكون قادرة على التغلب على initiaل الخوف يأتي نتيجة للبيئة جديدة. القلق من الفأرة، وكمية من مقدار الوقت الذي يقضيه في وسط حقل مفتوح، يمكن مقارنة القلق السريرية في البشر، والتي هي موجودة في العديد من الاضطرابات النفسية.

الجمع بين الحقن المجسم مع النماذج السلوكية هو وسيلة جديدة لتغيير التعبير عن جين معين في منطقة الدماغ المستهدفة. ومن ثم يمكن تحديد أثر هذان التعبير الجيني على السلوكيات الماوس. وعلى النقيض من خروج المغلوب الدماغ كله، وهذه الطريقة مفيدة بشكل خاص لأنها تستهدف مناطق محددة في الدماغ فقط. بالإضافة إلى ذلك، عادة ما يتم إجراء حقن المجسم في الكبار النوع البري الماوس، لذلك، وقد تم الحفاظ على الذاتية التعبير الجيني في جميع أنحاء مراحل النمو. هذه الطريقة سوف تجنب تأثير الخلط إذا كنت بحاجة الجينات من أجل البقاء خلال المرحلة الجنينية أو بعد الولادة للتنمية. أحد أوجه القصور الرئيسية هو أن فئران التجارب تحتاج إلى اجتيازهاح عملية جراحية الغازية، التي جماجم من الفئران لا بد من فتح. وعلاوة على ذلك، يتم تحديد درجة التشكيل الجيني من عيار وكفاءة الفيروس. يحتاج الفيروس ليتم حقنه في المنطقة الصحيحة باستخدام الإحداثيات المجسم، الأمر الذي يتطلب أدوات خاصة. التحقق من موقع الحقن الصحيح لا يمكن إلا أن تكتمل بعد الوفاة.

تم عرض هذه الطريقة تستخدم سابقا لاختبار إشراك جين معين في مختلف الأمراض العصبية. على سبيل المثال، فيروسية بوساطة رني استهداف الجين ث (الذي يسمح الدوبامين أن يتم تصنيعها) تم حقنها في المكتنزة المادة السوداء، وأجريت تحليل السلوك الحركي. استخدمت ¹⁰ دراسة أخرى حقن المجسم لإسكات DISC1 الفيروسة البطيئة لتقييم سلوك الماوس في العلاقة إلى الفصام. ضربة قاضية من DISC1 أدى إلى زيادة الحركة ردا على الجدة (التشابه الأعراض الإيجابية في انفصام الشخصية)، وزيادة الجمود فيFST. ¹¹ وبالمثل، وجدت دراسة إضافية 5-HT _1B overexpression أدى إلى زيادة السلوك الاستكشافي في التجارة المشروعة، بما يتفق مع النمط الظاهري المضادة للقلق باستخدام هذا الأسلوب. يمكن ¹² حقن المجسم تقديم فيروس لجنة المساواة العرقية للحث على إعادة التركيب في لجنة المساواة العرقية loxp الفئران . وقد استخدم هذا الأسلوب لحذف انتقائي مستقبلات Y2 في اللوزة ونواة السرير من الانتهائي السطور. بناء على التحليل السلوكي، وقد وجدت هذه الفئران إلى النمط الظاهري المضادة للاكتئاب عندما تم حذف هذا الجين في اللوزة المركزية، ولكن لا النمط الظاهري عندما تم حذف هذا الجين في اللوزة basolateral أو نواة السرير من الانتهائي السطور. ¹³ وهكذا، هذه التقنية يوفر أداة فريدة من نوعها لدراسة تأثير الجينات على سلوكيات الحيوان.