Het toepassen van stereotactische injectie techniek om genetische effecten op Animal Gedrag Studie

De muis is op grote schaal gebruikt in neurobiologie omdat het gemakkelijk genetisch te manipuleren. Gene knockout technieken kunnen de onderzoekers te onderzoeken hoe elke genetische factor vormen muis gedrag. Bovendien is het cre-loxP systeem een waardevol instrument voor weefsel- en cel type- specifiek gen knockout muizen, die onderzoekers in staat stelt bestudering van genfunctie in verschillende weefsels. ¹ In de praktijk, expressiepatronen van cre promoters zijn moeilijk te beheersen , en tot nu toe veel gevestigde cre stuurprogramma's zijn niet regio-specifieke expressie bereikt. ^2,3

Alternatief stereotactische injectie is een methode die specifieke hersengebieden van de volwassen muis gericht. Door het injecteren van genetisch gemanipuleerde virussen die cDNA of shRNA kan regiospecifieke modulering van genexpressie bereikt. Hoewel de omvang van de hersenen van elke muis varieert, kan de locatie van specifieke hersengebieden worden bepaald met behulp van stereotactische coördinatienates ingesteld van oriëntatiepunten op de schedel van de hersenen van muizen. De meest gebruikte monumenten zijn bregma, lambda, en de interaurale lijn. Met coördinaten verkregen uit een hersenatlas kan ⁴ de exacte locatie van elk hersengebied worden geïdentificeerd door de antero-posterior (A / P), mediaal-lateraal (M / L) en dorsale-ventrale (D / V) as van bregma / interaurale lijn kruising. Typisch Virussen geïnjecteerd in de hersenen van muizen gelabeld met ofwel rood of groen fluorescent eiwit (RFP en GFP), waardoor injecties kan worden bevestigd door fluorescentie microscopie.

Behavioral evaluaties van muizen zijn vooral nodig voor fundamenteel onderzoek van psychiatrische stoornissen. Symptomen van psychiatrische stoornissen bij patiënten betrekken meestal abnormaal gedrag. Sommige van deze menselijke gedragingen evolutionair geconserveerd en kan direct worden nagebootst en waargenomen in de muis. Bijvoorbeeld kan depressie worden gemodelleerd in de muis door meting behavioral wanhoop. Mensen met een depressie often het gevoel alsof ze niets doen zal ooit helpen, een symptoom dat uiteindelijk kan leiden tot zelfmoord. Bij knaagdieren, kan deze worden gemodelleerd met behulp van de temperatuur zwemtest (FST), die de hoeveelheid tijd die een muis zwemmen versus drijvend in een plas water (gezien vanaf opgeven) meet. Dit paradigma is gevalideerd door het redden van het fenotype met anti-depressiva. ^7,8,9 Muizen die anti-depressiva hebben ontvangen zal aanzienlijk minder tijd immobiel te besteden in vergelijking met onbehandelde controles. Een andere gedragstest, het Open Gebied Test (OFT) is ontworpen om voortbeweging beoordelen muizen, en bovendien kan worden gebruikt om de angstige fenotype bij muizen geanalyseerd. ^5,6 Deze test is gebaseerd op de vooronderstelling dat muizen zich veiliger ze dichtbij aan de wand in een nieuw open veld. Wild-type muizen zal uiteindelijk verkennen van de nieuwe omgeving, zoals ze zijn nieuwsgierige dieren. Echter, minder tijd in het midden van het veld geeft angst bij de muis, omdat de muis niet in staat om de initia overwinnenl angst veroorzaakt door een nieuwe omgeving. De angst van de muis, zoals gekwantificeerd door de hoeveelheid tijd doorgebracht in het centrum van een open veld, vergelijkbaar met de klinische angst bij mensen, die in vele psychiatrische stoornissen.

De combinatie van stereotactische injecties van gedragsparadigma's is een nieuwe manier om doelgericht hersengebied de expressie van een specifiek gen te wijzigen. Het effect van gemoduleerde genexpressie op muis gedrag kan dan worden bepaald. In tegenstelling tot volledige hersenen knockout Deze werkwijze is bijzonder nuttig omdat het alleen gericht specifieke hersengebieden. Daarnaast worden stereotactische injecties typisch uitgevoerd in de volwassen wildtype muis derhalve endogene genexpressie wordt gehandhaafd gedurende ontwikkelingsstadia. Deze methode zal het verwarren effect te vermijden als het gen vereist is voor overleving tijdens de embryonale en postnatale ontwikkelingsstadium. Een belangrijke beperking is dat de experimentele muizen moeten throug gaanh een invasieve chirurgie, waarbij de schedels van muizen te openen. Bovendien wordt de mate van modulatie gen bepaald door de titer en de efficiëntie van het virus. Het virus moet worden geïnjecteerd in de juiste regio middels stereotactische coördinaten, waarbij speciale instrumenten vereist. Controle van de juiste injectieplaats kan alleen worden voltooid post mortem.

Deze werkwijze is eerder gebruikt om de betrokkenheid van een specifiek gen in verschillende neurologische aandoeningen testen. Virale gemedieerde RNAi gericht op het Th-gen (waardoor dopamine te synthetiseren) werd geïnjecteerd in de substantia nigra compacta en locomotorische gedragsanalyse uitgevoerd. ¹⁰ Een andere studie gebruikte stereotactische injectie van een lentivirus silencing DISC1 te muisgedrag dan worden geëvalueerd schizofrenie. Knockdown van DISC1 geleid tot meer beweging in reactie op de nieuwigheid (parallellen positieve symptomen bij schizofrenie), en een grotere onbeweeglijkheid in deFST. ¹¹ Evenzo is de aanvullende studie bleek dat _5-HT1B overexpressie geleid tot meer verkenningsgedrag in het OFT, in overeenstemming met een anti-angst fenotype met deze methode. ¹² Stereotactische injecties cre virus leveren recombinatie induceren in cre-loxP muizen . Deze methode werd gebruikt om de Y2 receptor in de amygdala en de bed kern van de stria terminalis één verwijderen. Bij gedragsanalyse, werden deze muizen blijkt een antidepressieve fenotype wanneer het gen in de centrale amygdala is verwijderd, maar geen fenotype wanneer het gen in de basolaterale amygdala of bed kern van de stria terminalis is verwijderd. ¹³ Aldus is deze techniek verschaft een uniek instrument om de genetische invloed op dierlijke gedrag bestuderen.