יישום טכניקת הזרקת stereotactic לחקר השפעות גנטיות על התנהגות בעלי החיים

העכבר כבר בשימוש נרחב בנוירוביולוגיה כי זה קל לתפעל גנטי. טכניקות נוקאאוט הגן מאפשרות לחוקרים לחקור כיצד כל גורם גנטי מעצב התנהגויות עכבר. יתר על כן, מערכת cre-loxP מספקת כלי רב ערך עבור דקיק ובתא type- נוקאאוט ספציפי גן בעכברים, המאפשר לחוקרים ללמוד תפקוד גן ברקמות שונות. ¹ עם זאת, בפועל, דפוסי ביטוי של יזמי cre קשים לשליטה , ועד כה רבים cre נהגים הוקמו לא השיגו ביטוי ספציפי לאזור. ^2,3

לחלופין, הזרקת stereotactic היא שיטה שמכוונת אזורים ספציפיים במוח של העכבר הבוגר. על ידי הזרקת וירוסים מהונדסים גנטי לבטא cDNA או shRNA, אפנון האזור ספציפי של ביטוי גנים יכול להיות מושגת. למרות שגודל המוח של כל עכבר משתנה, המיקום של אזורים מסוימים במוח ניתן לקבוע באמצעות coordi stereotacticנטס להגדיר מציוני הדרך בגולגולת של מוח העכבר. ציוני הדרך הנפוצות ביותר הן גבחת, למבדה, וקו interaural. באמצעות קואורדינטות מתקבלות מאטלס מוח, ⁴ המיקום המדויק של כל אזור במוח ניתן לזהות על ידי Antero-האחורי (/ P), (M / L) המדיאלי-צדדי, וגב-הגחון (D / V) צירים מ גבחת / צומת קו interaural. בדרך כלל וירוסים שהוחדר לתוך מוחם של עכברים מתויגים עם או חלבון אדום, או ירוק ניאון (RFP או GFP), כך שניתן תהיה אישרו זריקות על ידי מיקרוסקופ פלואורסצנטי.

הערכות התנהגות של עכברים נחוצות במיוחד למחקר בסיסי של הפרעות פסיכיאטריות. סימפטומים של הפרעות פסיכיאטריות בחולים בדרך כלל כרוכים בהתנהגויות חריגות. חלק מהתנהגויות האנושיות אלה אבולוציונית שימור וניתן חיקה ישירות ונצפה בעכבר. לדוגמא, דיכאון יכול להיות מודל בעכבר על ידי מדידת ייאוש התנהגות. אנשים עם דיכאון לעתים קרובותen מרגיש כאילו שום דבר שהם עושים אי פעם לעזור, סימפטום שיכול סופו של דבר להוביל להתאבדות. במכרסמים, זה יכול להיות מודל באמצעות הבדיקה בכפייה לשחות (FST), אשר מודדת את כמות הזמן שעכבר שחיה לעומת צף בבריכה של מים (נתפס כויתור). פרדיגמה זו אומתה על ידי הצלת פנוטיפ עם תרופות נגד דיכאון. ^7,8,9 עכברים שקבלו תרופות נגד דיכאון יבלה נייח זמן באופן משמעותי פחות בהשוואה לקבוצת ביקורת שלא טופלה. עוד מבחן התנהגותי, מבחן שדה הפתוח (OFT) נועד להעריך את התנועה בעכברים, וגם יכול לשמש כדי לנתח את הפנוטיפ החרדה בעכברים. ^5,6 מבחן זה מבוסס על ההנחה שהעכברים מרגישים בטוחים יותר כאשר הם קרובים אל הקיר בשדה פתוח רומן. עכברים מסוג בר סופו של דבר יהיה לחקור את סביבת הרומן, כפי שהם בעלי חיים סקרנים. עם זאת, הוצאות פחות זמן במרכז השדה מציינת חרדה בעכבר, כמו העכבר לא יהיה מסוגל להתגבר על initiaפחד l הביא על ידי סביבת רומן. החרדה של העכבר, כמו לכמת ידי כמות הזמן מושקעת במרכז שדה פתוח, ניתן להשוות לחרדה קלינית בבני אדם, אשר שוהה בהפרעות פסיכיאטריות רבות.

השילוב של זריקות stereotactic עם פרדיגמות התנהגות הוא דרך חדשנית לשנות את הביטוי של גן מסוים באזור מוח ממוקד. ההשפעה של ביטוי גנים מווסת על התנהגויות עכבר אז יכולה להיות נחושה. בניגוד לנוקאאוט המוח כולו, שיטה זו שימושית במיוחד כפי שרק מטרות אזורים ספציפיים במוח. בנוסף, זריקות stereotactic מבוצעות בדרך כלל בעכבר הסוג בר המבוגר, לכן, ביטוי גני אנדוגני נשמר לאורך שלבי התפתחות. שיטה זו תמנע את ההשפעה לבלבל אם נדרש הגן להישרדות בשלב העוברי או לאחר לידה של פיתוח. מגבלה עיקרית אחת היא שעכברי הניסוי צריך ללכת through ניתוח פולשני, שבו יש לי הגולגולות של עכברים שייפתח. יתר על כן, מידת אפנון גן נקבעת על ידי כייל והיעילות של הנגיף. הווירוס צריך להיות מוזרק לאזור הנכון באמצעות קואורדינטות stereotactic, אשר דורש מכשירים מיוחדים. אימות של הזריקה הנכונה יכולה להסתיים רק לאחר המוות.

שיטה זו שימשה בעבר כדי לבדוק את מעורבותם של גנים ספציפיים במחלות נוירולוגיות שונות. לדוגמא, RNAi בתיווך ויראלי מיקוד גן Th (המאפשר דופמין להיות מסונתז) הוזרק לcompacta nigra substantia, וניתוח ההתנהגות של התנועה נערך. ¹⁰ מחקר נוסף המשמש להזרקת stereotactic של DISC1 השתקת lentivirus להעריך התנהגות עכבר ביחס לסכיזופרניה. מציאה של DISC1 הובילה לתנועה מוגברת בתגובה לחידוש (סימפטומים הקבלות חיוביים בסכיזופרניה), וחוסר תנועה גדולה יותר בFST. ¹¹ כמו כן, מחקר נוסף מצא כי ביטוי יתר של 5-HT _1B הוביל להתנהגות גישוש עלתה בOFT, עולה בקנה אחד עם פנוטיפ נוגד חרדה בשיטה זו. ¹² זריקות stereotactic יכולות לספק וירוס cre לגרום רקומבינציה בעכברי cre-loxP . שיטה זו שימשה למחוק את קולט Y2 באמיגדלה וגרעין המיטה של ​​terminalis stria סלקטיבי. על ניתוח התנהגות, עכברים אלה נמצאו פנוטיפ אנטי-דיכאון כאשר הגן נמחק באמיגדלה המרכזית, אבל אין פנוטיפ כאשר הגן נמחק באמיגדלה basolateral או גרעין המיטה של terminalis stria. ¹³ כך, טכניקה זו מספק כלי ייחודי כדי לחקור את ההשפעה הגנטית על התנהגות בעלי חיים.