Gene Leverans till Postnatal råtthjärna av icke-ventrikulär Plasmid Injection och elektroporation
Summary
Detta protokoll beskriver en icke-virala metoden för leverans av genetiska konstruktioner till ett visst område av levande gnagare hjärnan. Metoden består av plasmid förberedelser, mikropipett tillverkning, neonatal hos råttungar kirurgi, mikroinjektion av konstruktionen, och<em> In vivo</em> Elektroporation.
Abstract
Skapande av transgena djur är en vanlig metod för att studera funktioner av en gen av intresse in vivo. Men många knockout eller transgena djur inte är livskraftiga i de fall där den modifierade genen uttrycks eller tas bort i hela organismen. Dessutom en rad kompensatoriska mekanismer gör det ofta svårt att tolka resultaten. Den kompensatoriska effekter kan lindras genom att antingen tajma genuttryck eller begränsa mängden transfekterade cellerna.
Metoden för postnatal icke-ventrikulära mikroinjektion och in vivo elektroporering gör målstyrning av gener, siRNA eller färg molekyler direkt till en liten region av intresse hos nyfödda gnagare hjärnan. I motsats till konventionella ventrikulär injektionsteknik, kan denna metod transfektion av icke-flyttande celltyper. Djur transfekterade med hjälp av den metod som beskrivs här kan användas till exempel för två-photon in vivo imaging eller elektrofysiologiska experiment på akut hjärnan skivor.
Protocol
Discussion
Metoder för genterapi leverans till levande gnagare hjärnan är väl etablerade i livmodern elektroporering 7,8,11,12 och, mer nyligen, för efter födsel elektroporation 6. Men dessa metoder som bygger på intraventrikulära injektion av plasmid-DNA, som kan vara begränsande för flera tillämpningar. Till exempel tillåter dessa metoder inte är inriktade på celler i vissa områden i hjärnan som hippocampus, och inte heller transfektion av sådana icke-flyttande celltyper som kortik…
Acknowledgements
Vi tackar Ekaterina Karelina för hjälp med soundtrack inspelning för video, Ivan Molotkov för 3D-animering och Dr Peter Blaesse för CAG-EGFP plasmid beredning.
Arbetet har finansierats med bidrag från Centrum för internationellt personutbyte i Finland, Finska kulturfonden och Finlands Akademi.
Materials
| Material Name | Tipo | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| 2A-sa dumb Tweezers, 115mm | equipment | XYtronic | XY-2A-SA | Treat with 70% ethanol for disinfection before use in surgical manipulations |
| Biological Temperature Controller with stainless steel heating pad | equipment | Supertech | TMP-5b | |
| Borosilicate tube with filament | material | Sutter Instruments | BF120-69-10 | Glass needle |
| Disposable drills | material | Meisinger | HP 310 104 001 001 008 | |
| Dulbeco’s PBS 10X | reagent | Sigma | D1408 | |
| Dumont #5 forceps, 110 mm | equipment | FST | 91150-20 | Treat with 70% ethanol for disinfection before use in surgical manipulations |
| Ealing microelectrode puller | equipment | Ealing | 50-2013 | Vertical electrode glass puller |
| Ethilon monofil polyamide 6-0 FS-3 16 mm 3/8c | material | Johnson & Johnson Medical | EH7177H | Surgical threads |
| Exmire micro syringe 10.0 ml | equipment | Exmire | MS*GLLX00 | Gas-tight syringe |
| Fast Green | reagent | Sigma | F7252 | |
| Forceps electrodes | equipment | BEX | LF650P3 | Treat with 70% ethanol for disinfection prior to use |
| Foredom drill control | equipment | Foredom | FM3545 | Surgical drill power supply and control. Currently available analogue is micromotor kit K.1070 (Foredom) |
| Foredom micro motor handpiece | equipment | Foredom | MH-145 | Currently available analogue is micromotor kit K.1070 (Foredom) |
| Gas anesthesia platform for mice | equipment | Stoelting | 50264 | Assembled on stereotaxic instrument |
| Isoflurane | reagent | Baxter | FDG9623 | |
| Micro dressing forceps, 105 mm | equipment | Aesculap | BD302R | Treat with 70% ethanol for disinfection before use in surgical manipulations |
| Microfil | material | WPI | MF34G-5 | Micro syringe filling capillaries |
| Mineral oil | reagent | Sigma | M8410 | |
| NanoFil Syringe 10 microliter | equipment | WPI | NANOFIL | Hamilton syringe |
| plasmid CAG-EGFP | reagent | Extracted and purified with EndoFree Plasmid Maxi Kit (Qiagen) and dissolved in nuclease free water to concentration 1.5 mg/ml | ||
| Pulse generator CUY21Vivo-SQ | equipment | BEX | CUY21Vivo-SQ | |
| Schiller electrode gel | reagent | Schiller AG | 2.158000 | Conductive gel |
| Small animal stereotaxic instrument | equipment | David Kopf Instruments | 900 | |
| Stoelting mouse and neonatal rat adaptor | equipment | Stoelting | 51625 | Assembled on stereotaxic instrument. Treat earbars with 70% ethanol for disinfection before use in surgical manipulations |
| Student iris scissors, straight 11.5 cm | equipment | FST | 91460-11 | Treat with 70% ethanol for disinfection before use in surgical manipulations |
| Sugi absorbent swabs 17 x 8 mm | material | Kettenbach | 31602 | Surgical tampons |
| UMP3 microsyringe pump and Micro 4 microsyringe pump controller | equipment | WPI | UMP3-1 | Microinjector and controller |
| Univentor 400 Anesthesia Unit | equipment | Univentor | 8323001 |
Referências
- Gerlai, R., Clayton, N. S. Analyzing hippocampal function in transgenic mice: an ethological perspective. Trends Neurosci. 22, 47-51 (1999).
- McGowan, E., Eriksen, J., Hutton, M. A decade of modeling Alzheimer’s disease in transgenic mice. Trends Genet. 2, 281-289 (2006).
- Cryan, J. F., Holmes, A. The ascent of mouse: advances in modeling human depression and anxiety. Nat. Rev. Drug Discov. 4, 775-790 (2005).
- Wells, T., Carter, D. A. Genetic engineering of neural function in transgenic rodents: towards a comprehensive strategy. J. Neurosci. Methods. 108, 111-130 (2001).
- Pilpel, N. reproducible transduction of select forebrain regions by targeted recombinant virus injection into the neonatal mouse brain. J. Neurosci. Methods. 182, 55-63 (2009).
- Boutin, C. Efficient in vivo electroporation of the postnatal rodent forebrain. PLoS One. 3, e1883-e1883 (2008).
- Saito, T., Nakatsuji, N. Efficient gene transfer into the embryonic mouse brain using in vivo electroporation. Dev. Biol. 240, 237-246 (2001).
- Saito, T. In vivo electroporation in the embryonic mouse central nervous system. Nat. Protoc. 1, 1552-1558 (2006).
- Matsuda, T., Cepko, C. L. Electroporation and RNA interference in the rodent retina in vivo and in vitro. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 101, 16-22 (2004).
- De Simoni, A., Yu, L. M. Preparation of organotypic hippocampal slice cultures: interface method. Nat. Protoc. 1, 1439-1445 (2006).
- Walantus, W. In utero intraventricular injection and electroporation of E15 mouse embryos. J. Vis. Exp. , (2007).
- Walantus, W., Elias, L., Kriegstein, A. In utero intraventricular injection and electroporation of E16 rat embryos. J. Vis. Exp. , (2007).
- Umeshima, H., Hirano, T., Kengaku, M. Microtubule-based nuclear movement occurs independently of centrosome positioning in migrating neurons. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 104, 16182-16187 (2007).
- Ashwell, K., Paxinos, G. . Atlas of the Developing Rat Nervous System. , (2008).
- Paxinos, G., Watson, C. . The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , (2007).
