This research was supported by the Robert A. and Rene E. Belfer Family Foundation, NIA R21 AG038856 (JLJ), BrightFocus Foundation Alzheimer&#8217;s Disease research grant A2010097 (JLJ), and NIA Biology of Aging Training grant T32 AG000183 (support for SDG).

Führen Sie alle Verfahren und Protokolle mit Tieren in Übereinstimmung mit den National Institutes of Health Guide für die Pflege und Verwendung von Labortieren. Die hier beschriebenen Verfahren wurden überprüft und vom Baylor College of Medicine Institutional Animal Care und Use Committee genehmigt. Replikationsinkompetent Adeno-assoziierte Virus (AAV) Vektoren für Trans Lieferung im Gehirn von Nagetieren sind für Biosafety Level 1 zugelassen. Finden Sie auf der CDC-Website für die US-Regierung die Veröffentlichung &quot;Biosafety in Microbiology and Biomedical Laboratories (BMBL)&quot;, die besondere Anforderungen an einen angemessenen Schutz und Viren Verfahren für den Umgang Details. Bei den örtlichen Veterinär und Umweltsicherheit Personal an institutionelle spezifischen Anforderungen an Verfahren unter Verwendung von Viren zu lernen. Vorschriften über Verfahren Zimmer, Quarantäne, und die Identifizierung von Biohazard Käfige variieren in Institutionen. 1. Vorauspare P0 Pups und Pflegemütter <ol><li> Bieten hohen Fettfutter für alle schwangeren Frauen und still um den Energiebedarf der Zucht und Stillzeit zu unterstützen. </li><li> In den Abend, die Einrichtung eines Zuchtkäfig, indem ein oder zwei gesunde Weibchen in den Käfig eines einzigen Wohnsitz männlich. Am folgenden Morgen, überprüfen Sie die Frauen für einen Gegenstecker, und trennen die Weibchen von den Männchen, wenn ein Stecker vorhanden ist. <ol><li> Verwenden Sie Pflegemütter zu Welpen von einem genetischen Hintergrund mit schlechten mütterlichen Eigenschaften (zB C57BL / 6 oder C3HeJ) zu erhöhen. Pflegemütter akzeptieren Welpen aus einem anderen Wurf, wenn die übertragenen Welpen werden innerhalb von vier Tagen von eigenen Wurf der Pflegemutter geboren. </li><li> Eine separate Steck Käfig mit ICR oder FVB Frauen neben den experimentellen Züchter, so dass die beiden Gruppen von Frauen liefern in etwa die gleiche Zeit eingestellt. </li></ol></li><li> Weibchen werden in 19 ± 1 Tagen ab dem Stecker Termin zu liefern, abhängig von der Hintergrundstamm. Drei Tage vor delivery (16 Tage nach dem Datum Stecker), legen Sie die schwangere Frau in einen sauberen Käfig mit frischem Nistmaterial und eine überdachte Unterstand. </li><li> Überprüfen Sie für neugeborene Welpen zweimal täglich ab 2 Tage vor dem voraussichtlichen Liefertermin (17 Tage nach dem Plug Datum). Untersuchen Sie den Käfig mit Mindest Stress für die Mütter von spähen durch den Boden auf die Anwesenheit von rosa Neugeborenen. Mäuse liefern in der Regel Jungtiere am Morgen, aber in seltenen Fällen wird am Nachmittag zu liefern. </li><li> Planen, Injektionen durchführen, sobald die Welpen Krankenpflege (was sich durch sichtbare Milchflecken sein wird), oder innerhalb von 6 Stunden der Geburt, je nachdem, was zuerst eintritt. </li></ol> 2. Bereiten Sie Material für Injektion <ol><li> Bereiten Sie eine 10 ul Injektionsspritze mit einer 32 G-Nadel für allgemeine P0 Neugeborenen. Bei Durchführung stereotaktische Injektion, montieren Sie die Spritze auf die Manipulatorarmes. </li><li> Bei Verwendung eines stereotaktischen Rahmen für Injektionszwecke, kühlen die Neugeborenen-Bühne, um 4-8 ° C durch Zugabe von 100% Ethanol und Trockeneis auf dem Behälter an dem vorderen Ende des Blocks. Die Temperatur über 1 ° C zu halten, um Erfrierungen der Jungtiere zu vermeiden. </li></ol> 3. Bereiten Viral Verdünnungen zur Injektion <ol><li> Bereiten Sie eine 1% Trypanblau-Lösung (20x Lager). </li><li> Bereiten 5-25 ul Aliquots Adeno-assoziierte Viren (AAV) stock in einer Klasse 2 Biosicherheitswerkbank. Zeigen diese Aliquots bei -80 ° C für zukünftige Verwendung. Vermeiden Sie zusätzliche Frost-Tau-Zyklen, wie dies bewirkt, dass das Virus auf Übertragung Wirksamkeit zu verlieren. </li><li> Entfernen Sie einen aliquoten Teil AAV aus dem -80 ° C Gefrierschrank und auf Eis zu tauen. </li><li> Vorbereiten des viralen Injektionslösung durch Verdünnen des Virus in eiskaltes 1x phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS). Beginnen mit einer zehnfachen Verdünnungsreihe (10. Oktober-10. August Viruspartikel / Hemisphäre) für die anfängliche Optimierung des Übertragungsmusters. </li><li> Hinzufügen 20x Trypanblau in die AAV-Lösung bis zu einer Endkonzentration von 0,05%. </li></ol><pclass = &quot;jove_title&quot;&gt; 4. Inszenierung des Neugeborenen Welpen zur Injektion <ol><li> Legen Sie eine kleine Aluminiumplatte auf Eis abkühlen. Legen Sie ein trockenes Wischen Aufgabe auf der Platte, um die Haut des Welpen aus dem kalten Metall zu schützen. Dies dient als eine flache kalten Oberfläche für Anästhesie und Einspritzen der Welpen. </li><li> Bereiten Sie eine Erwärmung Pad geeignet für die Aufbewahrung neugeborenen Mäusen warmen vor und nach der Injektion. </li><li> Sobald die neugeborenen Welpen haben, Krankenschwester begonnen, entfernen Sie etwa die Hälfte von ihnen aus dem Käfig und lassen Sie die andere Hälfte bei der Mutter. Legen Sie die gesammelten Welpen auf dem Pad Erwärmung während der Warte Injektion. HINWEIS: Wenn die biologische Mutter nicht für die Welpen kümmern, entfernen Sie die gesamte Streu aus dem Käfig sofort und setzen die Welpen auf eine Erwärmung Pad der Injektion zu erwarten. Diese Situation kann mit dem ersten Wurf zu C57BL / 6 Weibchen oder mit anderen Inzucht-Stämme, die schlechte Zucht Eigenschaften haben ergeben geboren. In dieser Situation wird Milchflecken nicht neugeborenen Jungen sichtbar. </li><li>Übertragen ein Junges von der Erwärmung Pad auf den kalten Metallplatte zu Unterkühlung Anästhesie zu induzieren. Warten Sie 2-3 Minuten für den Welpen voll narkotisierten zu werden. Anästhesie bestätigen sehr leicht zusammendrücken eine Pfote und Monitor für mangelnde Bewegung oder Atmung. </li></ol> 5. Die Injektion von AAV in neugeborenen Mäusen <ol><li> Freihand intrakranielle Injektion von AAV in neugeborenen Mäusen: <ol><li> Last 5 ul verdünnte AAV mit 0,05% Trypanblau in die Injektionsspritze. </li><li> Wischen Sie den Kopf des narkotisierten Hund mit einem Wattestäbchen in 70% Ethanol getränkt. </li><li> Identifizieren der Einspritzstellen an 2/5 der Abstand von der Lambda-Naht an jedes Auge. Eine Alternative Injektionsstelle befindet sich ca. 0,8-1 mm lateral von der Pfeilnaht, auf halbem Weg zwischen Lambda und Bregma. Diese Landmarken sind durch die Haut bei P0 sichtbar. </li><li> Markieren Sie die Injektionsstelle mit einem nicht-toxischen Labor Stift. </li><li> Halten Sie die Spritze mit der Skala für moni sichtbarchungs das Volumen der Lösung verteilt. </li><li> Sicherzustellen, dass der Daumen die Oberseite des Kolbens zu erreichen. Dann entfernen Sie den Daumen vom Kolben während der Positionierung der Nadel zu vermeiden, versehentlich Abgabe Virus. </li><li> Finden eine bequeme Position, um den Arm für die Injektion, indem Sie den Ellenbogen auf die Bank und lehnte den Arm auf dem Eis Eimer stemmen. </li><li> Legen Sie den Welpen auf seiner Seite mit dem Kopf direkt unter der Spritze. Drehen Sie den Kopf des Welpen, so dass die markierten Injektionsstelle nach oben, und sanft, aber diese Position mit einer offenen Hand fest zu halten. </li><li> Halten Sie die Spritze senkrecht auf der Oberfläche des Schädels und die Nadel an der markierten Injektionsstelle bis zu einer Tiefe von ca. 3 mm. Injizieren der Nadel, bis der Widerstand leicht abnimmt, was anzeigt, dass die Nadel in den lateralen Ventrikel eingedrungen. Wenn ein Referenz benötigt wird, markieren 3 mm von der Spitze der Nadel mit nicht-toxischen ausgestattet. Stellen Sie die Injektionstiefe für Welpen Größe und Belastung auf der Grundlage Farbstoff targeting der Ventrikel. </li><li> Die Spritze fest, so dass der Kolben niedergedrückt wird, ohne den Nadel weiter in das Gehirn. Wenn die Injektion in den Thalamus verschoben wird, wird die Virusausbreitung stark eingeschränkt werden. </li><li> Beginnen Sie langsam injizieren Virus während der Überwachung des Volumens aus der Spritze verzichtet. Verwalten ein Volumen von maximal 2 ul in jede Kammer. Wenn die Nadel in der richtigen Position, wird der Farbstoff zu verbreiten, um die Herzkammer zu füllen. </li><li> Ziehen Sie langsam die Nadel. </li><li> Lassen Sie die erste Injektionsstelle vor der Injektion zu der anderen Hemisphäre zu schließen. HINWEIS: spritzen nicht der gleichen Stelle mehr als einmal. Wiedereinsetzen der Nadel Kräfte Virus, das bereits eingespritzt wurde austreten und verursacht Verletzungen oder zum Tod des Welpen. </li><li> Spritzen Sie die kontralateralen Ventrikel mit dem gleichen Verfahren. </li></ol></li><li> Stereotaktische Injektion von AAV in neugeborenen Mäusen: <ol><li> Last 5 ul verdünnte AAV mit 0,05% Trypanblau into der Injektionsspritze durch den stereotaktischen Manipulator statt. </li><li> Legen sanft den Kopf des Welpen zwischen dem Ohr Bars von der Neugeborenen-Rahmen. Stellen Sie sicher, der Kopf ist Ebene in der Y-Achse (vorne nach hinten) durch Überprüfung, dass die Linie zwischen Lambda und Bregma parallel zur Bühne. Stellen Sie sicher, der Kopf ist in der Ebene X-Achse (Seite zu Seite), indem Sie, dass eine gedachte Linie zwischen den Ohren, oder eine Linie zwischen den Augen, ist parallel zu der Bühne. </li><li> Wischen Sie den Kopf des narkotisierten Welpen mit einem Wattestäbchen in 70% Ethanol getränkt. </li><li> Verwenden Sie den stereotaktischen Manipulator, um die Spritze oben Lambda positionieren und dann die Null X und Y-Koordinaten. Bewegen Sie die Arme, um stereotaktischen (X, Y) = (0,8, 1,5) mm für Standard-P0 Welpen. HINWEIS: Pup Größe und stereotaktischen Koordinaten können durch den Stamm und Alter variieren. Einzustellen Koordinaten bezogen auf Farbstoff Injektionen benötigt, um die lateralen Ventrikel Ziel. </li><li> Langsam senken Sie die Nadel in der Injektionsstelle. Die Oberfläche des Schädels wird indHNO und dann freigeben, sobald die Nadel in die Haut eingedrungen ist. Kanüle zurückziehen, bis der Schädel wieder seine normale konkave Form, aber halten Sie die Abschrägung der Nadel unter die Haut. Null die Z-Koordinate an dieser Stelle. </li><li> Führen Sie die Nadel bis Z = -1.7 mm und dann auf -1,5 mm zurückzuziehen. </li><li> Langsam injizieren das Virus. Jede Hemisphäre bis zu 2 ul der Lösung annehmen. </li><li> Halten Sie die Spritze in Platz für 30-60 Sekunden nach Abschluss der Injektion und dann langsam die Nadel über 1-2 min zurückzuziehen. </li><li> Wiederholen der kontralateralen Hemisphäre mit negativen Koordinaten in der X-Achse für die Injektionsstelle. HINWEIS: Alternative Koordinaten für die Injektion sind (X, Y, Z) = (0.8, 2.0, -1.5) mm und (1.2, 1.0, -1.5) mm. Führen Sie die erste Injektion bei (0,8, 2,0), dann zu (0,8, -2,0), (1.2, 1.0) und schließlich (1.2, -1.0) zu bewegen. Injizieren 1 ul Lösung an jedem Ort, für eine Gesamtzahl von 2 ul pro Hemisphäre. Bewegen sich schnell zwischen den Injektionen, um das Verfahren in les vervollständigens als 10 min. </li></ol></li></ol> 6. Post-Injektion Pflege <ol><li> Nach Abschluss Injektionen in beiden Hemisphären, legen Sie den Welpen wieder auf die Erwärmung Pad, bis seine Körpertemperatur und Hautfarbe, den normalen und der Welpe sich zu bewegen beginnt. </li><li> Wenn Sie die biologische Mutter, die injiziert Neugeborenen stillen, kehren die injizierten Welpen auf die biologische Mutter, nachdem sie erholen normale Bewegung. Die restlichen nicht-injizierten Welpen auf die Warmhalteauflage. Wiederholen Sie den Vorgang, bis alle Mäuse injiziert wurden. </li><li> Wenn Sie eine Pflegemutter, um die injizierten Neugeborenen stillen, übertragen alle injiziert Welpen auf die Pflegemutter für die Pflege nach der sie sich erholen normale Bewegung. <ol><li> Entfernen Sie die meisten oder alle der Welpen, die zu der Pflegemutter aus dem Käfig, um den Erfolg der injizierten Tiere zu gewährleisten. </li><li> Wenn Welpen Pflegemutter und injiziert Welpen haben die gleiche Augen-und Hautfarbe, markieren Welpen von der Pflegemutter mit einem Labor Stift so können siespäter aus. </li><li> Zeigen Welpen der Pflegemutter und einige ihrer Betten zusammen mit den injizierten Welpen. Stellen Sie sicher, dass die eingespritzten Welpen erwerben den Duft ihres biologischen Nachkommen zur Verbesserung der Akzeptanz der neuen Welpen. </li><li> Legen Sie nur die injizierten Welpen zurück in die Pflegemutter in den Käfig. Keulen alle verbleibenden Welpen von der Pflegemutter. </li></ol></li><li> Stellen Sie sicher, dass die Mutter zu Besuch und Pflege von Jungtieren die injizierten innerhalb von 10 min indem sie in den Käfig. Wenn die Mutter nicht die Welpen in dieser Zeit zu sammeln, zu übertragen Welpen zu einem anderen Pflegemutter. </li><li> Beschriften Sie den Käfig mit einem Biohazard Karte zu zeigen, dass es viral-injizierten Tieren enthält. Haus der Käfig in einem zugelassenen Gebiet für 72 Stunden. </li><li> Nach der Quarantänezeit 72 Stunden, übertragen Sie die Mutter und Welpen (aber kein Bettzeug oder andere Käfig Artikel) in einen sauberen Käfig. Führen Sie diese Übertragung innerhalb einer Ebene 2 Biosicherheitswerkbank, um die Exposition zu jeder viral kontaminierte Bettwäsche zu vermeiden. Return den sauberen Käfig mit den Tieren injiziert, um den normalen Maus Möglichkeiten. </li><li> Legen Sie die schmutzigen Käfig in eine Tasche Biohazard, durch Autoklavieren sterilisieren und dann den Käfig, um das Vivarium. </li></ol> 7. Cleanup <ol><li> Die restlichen Virus-Lösung bei 4 ° C für die zukünftige Verwendung. Das Virus behält Transduktionseffizienz für mindestens 2 Monate bei 4 ° C 8 gespeichert. </li><li> Desinfizieren der Injektionsnadel und Spritze mit 2% Bleiche, gefolgt von wiederholten Spülungen mit deionisiertem Wasser. </li><li> Reinigen Sie die Arbeitsfläche mit 2% Bleichmittel, gefolgt von 70% Ethanol. </li><li> Sammeln Sie alle Einwegartikel einschließlich Pipettenspitzen, Rohre, Maske und Handschuhe in einem Kunststoffbeutel Biohazard. Die Entsorgung des geltenden Rechts und institutionelle Politik (dh Autoklaven oder verbrennen) erforderlich. </li></ol> 8. Bereiten Maus Brains for Imaging <ol><li> Ein injiziert Maus in einer Kohlendioxid-Euthanasie Kammer bei 34 Wochen nach der Injektion. Folgen institutionellen Richtlinien für die richtige Euthanasie Verfahren. Tiere Perfusion nicht mit Paraformaldehyd, da dies die Fluoreszenzmarkierung zu löschen. </li><li> Entfernen Sie die gesamte Gehirn aus dem Schädel und fixieren für 3-12 h in 4% Paraformaldehyd in PBS bei 4 ° C. </li><li> Übertragen Sie die Fest Gehirn zu 30% Saccharose für Gefrierschutz. Inkubieren bei 4 ° C, bis das Gehirn zu Boden sinkt. </li><li> Sammeln Sie einen Eimer mit fein gemahlen Trockeneis. Schneiden Sie das Gehirn in der Hälfte auf der Mittellinie. Begraben die Gehirnhälften in der Trockeneis zu frieren. </li><li> Kühlen Sie die Mikrotom Stufe durch Zugabe von Trockeneis und 100% Ethanol. </li><li> Sichern Sie das Gehirn auf die Bühne mit der Mittellinie nach unten mit PBS und gefrieren lassen. </li><li> Schnitt durch das Gehirn bei 30-45 um Dicke mit einem Gefrierpunkt Schlittenmikrotom. </li><li> Ort Abschnitte in 24-Well-Platten, die Frostschutzmittellösung (250 ml Glycerin, 300 ml Ethylenglykol, 500 ml 0,1 M Phosphatpuffer, pH 7,4). Abdeckplatten with Alufolie und bei -20 ° C für die zukünftige Verwendung. </li><li> Sammeln Abschnitte 1-4 Brunnen und waschen 3x in PBS. </li><li> Mount-Schnitte auf Objektträger und Deckglas. Die Objektträger dürfen einen dunklen Ort trocknen. </li><li> Bild Folien mit entsprechenden Filtern für native YFP oder tdTomato, um das Virus Übertragungsmuster zu überprüfen. </li></ol>

<ol>
	<li>De Vry, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+electroporation+of+the+central+nervous+system:+a+non-viral+approach+for+targeted+gene+delivery.">In vivo electroporation of the central nervous system: a non-viral approach for targeted gene delivery.</a> Progress in neurobiology. 92, 227-244 (2010).</li><li>Sun, B., Gan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manipulation+of+gene+expression+in+the+central+nervous+system+with+lentiviral+vectors.">Manipulation of gene expression in the central nervous system with lentiviral vectors.</a> Methods Mol Biol. 670, 155-168 (2011).</li><li>Puntel, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+transfer+into+rat+brain+using+adenoviral+vectors.">Gene transfer into rat brain using adenoviral vectors.</a> Curr Protoc Neurosci. 4, (2010).</li><li>Passini, M. A., Wolfe, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Widespread+gene+delivery+and+structure-specific+patterns+of+expression+in+the+brain+after+intraventricular+injections+of+neonatal+mice+with+an+adeno-associated+virus+vector.">Widespread gene delivery and structure-specific patterns of expression in the brain after intraventricular injections of neonatal mice with an adeno-associated virus vector.</a> J Virol. 75, 12382-12392 (2001).</li><li>Passini, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraventricular+brain+injection+of+adeno-associated+virus+type+1+(AAV1)+in+neonatal+mice+results+in+complementary+patterns+of+neuronal+transduction+to+AAV2+and+total+long-term+correction+of+storage+lesions+in+the+brains+of+beta-glucuronidase-deficient+mice.">Intraventricular brain injection of adeno-associated virus type 1 (AAV1) in neonatal mice results in complementary patterns of neuronal transduction to AAV2 and total long-term correction of storage lesions in the brains of beta-glucuronidase-deficient mice.</a> J Virol. 77, 7034-7040 (2003).</li><li>Kim, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viral+transduction+of+the+neonatal+brain+delivers+controllable+genetic+mosaicism+for+visualising+and+manipulating+neuronal+circuits+in+vivo.">Viral transduction of the neonatal brain delivers controllable genetic mosaicism for visualising and manipulating neuronal circuits in vivo.</a> Eur J Neurosci. 37, 1203-1220 (2013).</li><li>Chakrabarty, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capsid+serotype+and+timing+of+injection+determines+AAV+transduction+in+the+neonatal+mice+brain.">Capsid serotype and timing of injection determines AAV transduction in the neonatal mice brain.</a> PloS one. 8, (2013).</li><li>Croyle, M. A., Cheng, X., Wilson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+formulations+that+enhance+physical+stability+of+viral+vectors+for+gene+therapy.">Development of formulations that enhance physical stability of viral vectors for gene therapy.</a> Gene therapy. 8, 1281-1290 (2001).</li><li>Bauer, H. C., Bauer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+induction+of+the+blood-brain+barrier:+still+an+enigma.">Neural induction of the blood-brain barrier: still an enigma.</a> Cellular and molecular neurobiology. 20, 13-28 (2000).</li><li>Cearley, C. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expanded+repertoire+of+AAV+vector+serotypes+mediate+unique+patterns+of+transduction+in+mouse+brain.">Expanded repertoire of AAV vector serotypes mediate unique patterns of transduction in mouse brain.</a> Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy. 16, 1710-1718 (2008).</li><li>Grimm, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+and+in+vivo+gene+therapy+vector+evolution+via+multispecies+interbreeding+and+retargeting+of+adeno-associated+viruses.">In vitro and in vivo gene therapy vector evolution via multispecies interbreeding and retargeting of adeno-associated viruses.</a> J Virol. 82, 5887-5911 (2008).</li></ol>

Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen konkurrieren.

Wir haben ein vielseitiges Verfahren zum Manipulieren von neuronalen Genexpression unter Verwendung von AAV als Vehikel für die Abgabe in den weit verbreiteten neonatalen Maushirn beschrieben. Im Vergleich zu anderen Methoden der neuronalen Transgenese wie in utero Elektroporation 1 oder stereo intrakranielle Injektion 2,3 ist neonatalen viralen Injektion relativ einfach und unkompliziert. Die grundsätzliche Vorgehensweise ist in wenigen Minuten mit nur einem Eiskübel und ein Mikroliter-Spritze ...

Traditionelle Methoden zur Modifizierung von neuronalen Genexpression erfordern zeitaufwendig und teuer Keimbahnmanipulationen. Alternative de novo-Ansätze wie in utero Elektroporation oder stereotaktische Injektion lentiviralen ergeben schnellere Ergebnisse und sind weniger teuer, haben aber den Nachteil, dass komplexe chirurgische Intervention 1-3. Darüber hinaus hat die Transgen-Expression einen begrenzten räumlichen Bereich mit diesen Methoden. Hier beschreiben wir eine schnelle, einfache und kostengünstige Methode für die weit verbreiteten neuronalen Manipulation über intraventrikuläre Injektion von Adeno-assoziierte Viren (AAV) in der Neugeborenen-Gehirn der Maus. Das Verfahren wurde von John Wolfe und Marco Passini 2001, wo sie vorgeschlagen kleinen Teilchengröße von AAV gestattet es, innerhalb des Rückenmarksflüssigkeit diffundieren, wie es geht aus den lateralen Ventrikel durch die unreifen Ependymzellen Schranke und in das Hirnparenchym 4, 5. Intraventrikuläre Injektion von AAV in der fIRST 24 Stunden nach der Geburt Ausbeuten verbreiteten viralen Transduktion von neuronalen Teilmengen spannt jede Region des Gehirns, von den Riechkolben des Hirnstamms 6,7. Viral geliefert Transgene exprimiert und innerhalb weniger Tage nach Injektion aktiv und bleiben bis zu einem Jahr nach Transduktion. Somit ermöglicht dieses vielseitige Manipulation von Studien der frühen postnatalen Entwicklung des Gehirns von Alterung und Degeneration in der Erwachsenen. Bei der Anpassung der Technik für unsere spezielle experimentelle Bedürfnisse wir uns hauptsächlich auf AAV8 Serotyp konzentriert, weil es am effizientesten Wandler Neuronen 6. Wir zeigen, dass virale Titer verdünnt, um die Dichte der transduzierten Neuronen für Experimente Testzellengrenz Folgen genetische Manipulation zu steuern. Darüber hinaus zeigen wir, dass die beiden Viren konnte gemeinsam injiziert, um die Expressionsmuster, die in Richtung unterschiedliche oder überlappende Gruppen von Neuronen vorgespannt sind, zu erzeugen, in Abhängigkeit von den für die gewählte Serotypenvirale Verpackungs. Unsere Arbeit erweitert die Vielseitigkeit dieser Technik zum Einsatz in einem breiten Spektrum von experimentellen Neurowissenschaften-Einstellungen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="564">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:189px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:89px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:189px;">ICR outbred mice</td>
			<td style="width:89px;">Harlan</td>
			<td style="width:119px;">Hsd:ICR (CD-1)</td>
			<td style="width:167px;">This strain is also known as CD-1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:189px;">FVB inbred mice</td>
			<td style="width:89px;">The Jackson Laboratory</td>
			<td style="width:119px;">1800</td>
			<td style="width:167px;">5-6 weeks of age</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:189px;">Nestlets</td>
			<td style="width:89px;">Lab Supply</td>
			<td style="width:119px;">NESTLETS</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:189px;">Shepherd shacks</td>
			<td style="width:89px;">Lab Supply</td>
			<td style="width:119px;">SS-mouse</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:189px;">High fat rodent chow</td>
			<td style="width:89px;">Purina Mills</td>
			<td style="width:119px;">PicoLab Mouse diet 20, #5058</td>
			<td style="width:167px;">This is our standard breeder chow</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:189px;">High fat rodent chow (alternative)</td>
			<td style="width:89px;">Harlan Laboratories</td>
			<td style="width:119px;">Teklad Global 19% protein rodent diet #2019S</td>
			<td style="width:167px;">If low phytoestrogen, autoclavable diet is needed</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:189px;">Injection syringe</td>
			<td style="width:89px;">Hamilton</td>
			<td style="width:119px;">7653-01</td>
			<td style="width:167px;">10 ml syringe</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:189px;">Injection needles</td>
			<td style="width:89px;">Hamilton</td>
			<td style="width:119px;">7803-04, RN 6PK PT4</td>
			<td style="width:167px;">32 gauge, for standard P0 injections</td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:189px;">Metal plate for cryoanesthesia</td>
			<td style="width:89px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:119px;">8975K439</td>
			<td style="width:167px;">Raw aluminum plate, 6&#8221; x 12&#8221;, 0.25&#8221; thick, will need to be cut into 3 equal pieces and edges sanded by local machine shop</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:189px;">Small animal stereotaxic device with digital readout</td>
			<td style="width:89px;">David Kopf Instruments</td>
			<td style="width:119px;">Model 940</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:189px;">Universal syringe holder with needle support foot</td>
			<td style="width:89px;">David Kopf Instruments</td>
			<td style="width:119px;">Model 1772-F1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:189px;">Neonatal frame</td>
			<td style="width:89px;">Stoelting</td>
			<td style="width:119px;">51625</td>
			<td style="width:167px;">Officially called a mouse and neonatal rat adaptor</td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:189px;">Biohazard disposal bags with sterile indicator</td>
			<td style="width:89px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">14220-030</td>
			<td style="width:167px;">Important! &#8211; Check with local veterinary and environmental safety staff to learn your institute&#8217;s protocol for biohazard waste disposal</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

intracerebroventricular viral injection of the neonatal mouse brain for persistent and widespread neuronal transduction

Mit dem Tempo der wissenschaftlichen Fortschritt zu beschleunigen schnell, werden neue Methoden zur experimentellen Neurowissenschaften benötigt, um die Genexpression im Gehirn von Mäusen schnell und einfach zu manipulieren. Hier beschreiben wir eine Technik zuerst von Passini und Wolfe für die direkte Lieferung von intrakraniellen viral-kodierte Transgenen in der Neugeborenen-Gehirn der Maus eingeführt. In seiner einfachsten Form benötigt das Verfahren nur einen Eiskübel und ein Mikroliter-Spritze. Jedoch kann das Protokoll auch für die Verwendung mit der stereotaktischen Rahmen angepasst ist, um Konsistenz für Forscher neu in der Technik zu verbessern. Das Verfahren beruht auf der Fähigkeit des Adeno-assoziierten Virus (AAV), frei von den Hirnkammern bewegen in das Hirnparenchym, während die ependymale Futter ist immer noch in der ersten 12-24 h nach der Geburt unreif. Intraventrikuläre Injektion von AAV in diesem Alter weit verbreitet Ergebnisse Übertragung von Nervenzellen im Gehirn. Ausdruck beginnt innerhalb weniger Tage der Injektion und hält für die lifetime des Tieres. Virustiter eingestellt werden, um die Dichte der transduzierten Neuronen steuern, während die Co-Expression eines fluoreszierenden Proteins ist eine notwendige Beschriftung der transduzierten Zellen werden. Mit der steigenden Verfügbarkeit von viralen Kernanlagen, sowohl off-the-shelf, abgepackte Reagenzien und individuelle Viruspräparat zu schaffen, bietet dieser Ansatz eine zeitnahe Verfahren zur Manipulation der Genexpression im Gehirn der Maus, die schnell, einfach und weit weniger teuer ist als traditionelle Keimbahntherapie.

Erfolgreiche intraventrikuläre Injektion Virusausbeuten weit verbreitet und robuste neuronale Ausdruck. Hier untersuchten wir die virale Transduktion unter Verwendung von YFP oder tdTomato fluoreszierende Gene unter der Kontrolle von Hühner beta-Aktin-Promotor (CBA-Promotor). Diese Konstrukte wurden in AAV8 verpackt und in die lateralen Ventrikel von neonatalen (P0) ICR-Mäusen injiziert. Hohe virale Titer (10 10 Partikel pro Hemisphäre) ergab dichte Markierung des Riechkolbens, Striatum, Großhirnrinde, H...

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Intracerebroventricular Viral Injection of the Neonatal Mouse Brain for Persistent and Widespread Neuronal Transduction

Here we demonstrate a technique for widespread neuronal transduction by intraventricular injection of adeno-associated virus into the neonatal mouse brain. This method provides a rapid and easy way to attain lifelong expression of virally-delivered transgenes.

Intracerebroventricular Viral Injektion der Neonatal Maus Gehirn für anhaltenden und verbreiteten Neuronale Transduction

With the pace of scientific advancement accelerating rapidly, new methods are needed for experimental neuroscience to quickly and easily manipulate gene ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

57.8K Aufrufe.  Baylor College of Medicine. Here we demonstrate a technique for widespread neuronal transduction by intraventricular injection of adeno-associated virus into the neonatal mouse brain. This method provides a rapid and easy way to attain lifelong expression of virally-delivered transgenes.

Serie: Intracerebroventricular Viral Injection of the Neonatal Mouse Brain for Persistent and Widespread Neuronal Transduction

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells in the walls of the lateral ventricle give rise to neuroblasts that migrate for several millimeters along the rostral migratory stream (RMS) to reach and incorporate into the olfactory bulb. To study the different steps and the impact of adult-born neuron integration into preexisting olfactory circuits, it is necessary to selectively label and manipulate the activity of this specific population of neurons. The recent development of optogenetic technologies offers the opportunity to use light to precisely activate this specific cohort of neurons without affecting surrounding neurons4,5. Here, we present a series of procedures to virally express Channelrhodopsin2(ChR2)-YFP in a temporally restricted cohort of neuroblasts in the RMS before they reach the olfactory bulb and become adult-born neurons. In addition, we show how to implant and calibrate a miniature LED for chronic in vivo stimulation of ChR2-expressing neurons.

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Adult-born neurons of the olfactory bulb can be optogenetically controlled using Channelrhodopsin2-expressing lentiviral injection in the rostral migratory stream and chronic photostimulation with an implanted miniature LED.

Selektive Viral Transduktion von Adult-geboren olfaktorischen Neuronen für chronische In vivo Optogenetische Stimulation

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells ...

Forschung

Neurowissenschaften

Stereotaxic Injection of a Viral Vector for Conditional Gene Manipulation in the Mouse Spinal Cord

Intraparenchymal injection of a viral vector enables conditional gene manipulation in distinct populations of neurons or particular regions of the central nervous system. We demonstrate a stereotaxic injection technique that allows targeted gene expression or silencing in the dorsal horn of the mouse spinal cord. The surgical procedure is brief. It requires laminectomy of a single vertebra, providing for quick recovery of the animal and unimpaired motility of the spine. Controlled injection of a small vector suspension volume at low speed and use of a microsyringe with beveled glass cannula minimize the tissue lesion. The local immune response to the vector depends on the intrinsic properties of the virus employed; in our experience, it is minor and short-lived when a recombinant adeno-associated virus is used. A reporter gene such as enhanced green fluorescent protein facilitates monitoring spatial distribution of the vector, and the efficacy and cellular specificity of the transfection.

Viral vectors allow for targeted gene manipulation. We demonstrate a method for conditional gene expression or ablation in the mouse spinal cord, using stereotaxic injection of a viral vector into the dorsal horn, a prominent site of synaptic contact between primary somatosensory afferents and neurons of the central nervous system.

Stereotaktische Injektion eines viralen Vektors für Conditional Gene Manipulation im Maus-Rückenmark

Intraparenchymal injection of a viral vector enables conditional gene manipulation in distinct populations of neurons or particular regions of the central ...

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Developmental events in the brain including neuronal morphogenesis and migration are highly orchestrated processes. In vitro and in vivo analyses allow for an in-depth characterization to identify pathways involved in these events. Cerebellar granule neurons (CGNs) that are derived from the developing cerebellum are an ideal model system that allows for morphological analyses. Here, we describe a method of how to genetically manipulate CGNs and how to study axono- and dendritogenesis of individual neurons. With this method the effects of RNA interference, overexpression or small molecules can be compared to control neurons. In addition, the rodent cerebellar cortex is an easily accessible in vivo system owing to its predominant postnatal development. We also present an in vivo electroporation technique to genetically manipulate the developing cerebella and describe subsequent cerebellar analyses to assess neuronal morphology and migration.

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Neuronal morphogenesis and migration are crucial events underlying proper brain development. Here, we describe methods to genetically manipulate cultured cerebellar granule neurons and the developing cerebellum for the assessment of morphology and migratory characteristics of neurons.

Genetische Manipulation von Kleinhirnkörnerzellen<em&gt; In-vitro-</em&gt; Und<em&gt; In Vivo</em&gt;, Um neuronale Morphologie und Migration Studieren

Developmental events in the brain including neuronal morphogenesis and migration are highly orchestrated processes. In vitro and in vivo analyses allow ...

Intracerebroventricular and Intravascular Injection of Viral Particles and Fluorescent Microbeads into the Neonatal Brain

In the study on the pathogenesis of viral encephalitis, the infection method is critical. The first of the two main infectious routes to the brain is the hematogenous route, which involves infection of the endothelial cells and pericytes of the brain. The second is the intracerebroventricular (ICV) route. Once within the central nervous system (CNS), viruses may spread to the subarachnoid space, meninges, and choroid plexus via the cerebrospinal fluid. In experimental models, the earliest stages of CNS viral distribution are not well characterized, and it is unclear whether only certain cells are initially infected. Here, we have analyzed the distribution of cytomegalovirus (CMV) particles during the acute phase of infection, termed primary viremia, following ICV or intravascular (IV) injection into the neonatal mouse brain. In the ICV injection model, 5 &#181;l of murine CMV (MCMV) or fluorescent microbeads were injected into the lateral ventricle at the midpoint between the ear and eye using a 10-&#181;l syringe with a 27 G needle. In the IV injection model, a 1-ml syringe with a 35 G needle was used. A transilluminator was used to visualize the superficial temporal (facial) vein of the neonatal mouse. We infused 50 &#181;l of MCMV or fluorescent microbeads into the superficial temporal vein. Brains were harvested at different time points post-injection. MCMV genomes were detected using the in situ hybridization method. Fluorescent microbeads or green fluorescent protein expressing recombinant MCMV particles were observed by fluorescent microscopy. These techniques can be applied to many other pathogens to investigate the pathogenesis of encephalitis.

Here, we describe a simple method of intracerebroventricular and intravascular injection of viral particles or fluorescent microbeads into the neonatal mouse brain. The localization pattern of the virus and nanoparticles could be detected by microscopic evaluation or by in situ hybridization.

Intracerebroventricular und intravaskuläre Injektion von Viruspartikeln und Fluorescent Microbeads in die neonatale Gehirn

In the study on the pathogenesis of viral encephalitis, the infection method is critical. The first of the two main infectious routes to the brain is the ...

Neurobehavioral Assessments in a Mouse Model of Neonatal Hypoxic-ischemic Brain Injury

We performed unilateral carotid artery occlusion on CD-1 mice to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of neonatal HI brain injury by studying neurobehavioral functions in these mice compared to non-operated (i.e., normal) mice. During the study, Rice-Vannucci&#39;s method was used to induce neonatal HI brain damage in postnatal day 7-10 (P7-10) mice. The HI operation was performed on the pups by unilateral carotid artery ligation and exposure to hypoxia (8% O2 and 92% N2 for 90 min). One week after the operation, the damaged brains were evaluated with the naked eye through the semi-transparent skull and were categorized into subgroups based on the absence (&#34;no cortical injury&#34; group) or presence (&#34;cortical injury&#34; group) of cortical injury, such as a lesion in the right hemisphere. On week 6, the following neurobehavioral tests were performed to evaluate the cognitive and motor functions: passive avoidance task (PAT), ladder walking test, and grip strength test. These behavioral tests are helpful in determining the effects of neonatal HI brain injury and are used in other mouse models of neurodegenerative diseases. In this study, neonatal HI brain injury mice showed motor deficits that corresponded to right hemisphere damage. The behavioral test results are relevant to the deficits observed in human neonatal HI patients, such as cerebral palsy or neonatal stroke patients. In this study, a mouse model of neonatal HI brain injury was established and showed different degrees of motor deficits and cognitive impairment compared to non-operated mice. This work provides basic information on the HI mouse model. MRI images demonstrate the different phenotypes, separated according to the severity of brain damage by motor and cognitive tests.

We performed unilateral carotid artery occlusion on postnatal day 7-10 CD-1 mouse pups to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of HI brain injury. We studied neurobehavioral functions in these mice compared to non-operated normal mice.

Neurobehavioral Bewertungen in einem Mausmodell der Neugeborenen hypoxisch-ischämische Hirnschädigung

We performed unilateral carotid artery occlusion on CD-1 mice to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of neonatal HI ...

Stereotaxic Surgery for Genetic Manipulation in Striatal Cells of Neonatal Mouse Brains

Many genes are expressed in embryonic brains, and some of them are continuously expressed in the brain after birth. For such persistently expressed genes, they may function to regulate the developmental process and/or physiological function in neonatal brains. To investigate neurobiological functions of specific genes in the brain, it is essential to inactivate genes in the brain. Here, we describe a simple stereotaxic method to inactivate gene expression in the striatum of transgenic mice at neonatal time windows. AAV-eGFP-Cre viruses were microinjected into the striatum of Ai14 reporter gene mice at postnatal day (P) 2 by stereotaxic brain surgery. The tdTomato reporter gene expression was detected in P14 striatum, suggesting a successful Cre-loxP mediated DNA recombination in AAV-transduced striatal cells. We further validated this technique by microinjecting AAV-eGFP-Cre viruses into P2Foxp2fl/fl mice. Double labeling of GFP and Foxp2 showed that GFP-positive cells lacked Foxp2 immunoreactivity in P9 striatum, suggesting the loss of Foxp2 protein in AAV-eGFP-Cre transduced striatal cells. Taken together, these results demonstrate an effective genetic deletion by stereotaxically microinjected AAV-eGFP-Cre viruses in specific neuronal populations in the neonatal brains of floxed transgenic mice. In conclusion, our stereotaxic technique provides an easy and simple platform for genetic manipulation in neonatal mouse brains. The technique can not only be used to delete genes in specific regions of neonatal brains, but it also can be used to inject pharmacological drugs, neuronal tracers, genetically modified optogenetics and chemogenetics proteins, neuronal activity indicators and other reagents into the striatum of neonatal mouse brains.

We describe a protocol of stereotaxic surgery with a homemade head-fixed device for microinjecting reagents into the striatum of neonatal mouse brains. This technique allows genetic manipulation in neuronal cells of specific regions of neonatal mouse brains.

Stereotaktischen Chirurgie für Genmanipulation in Striatale Zellen des Neugeborenen Mäusegehirnen

Many genes are expressed in embryonic brains, and some of them are continuously expressed in the brain after birth. For such persistently expressed genes, ...

Targeting the Corticospinal Tract in Neonatal Rats with a Double-Viral Vector using Combined Brain and Spine Surgery

Successfully tackling the obstacles that constrain research on neonatal rats is important for studying the differences in outcomes seen in pediatric spinal cord injuries (SCIs) compared to adult SCIs. In addition, reliably introducing therapies into the target cells of the central nervous system (CNS) can be challenging, and inaccuracies can compromise the efficacy of the study or therapy. This protocol combines viral vector technology with a novel surgical technique&#160;to accurately introduce gene therapies into neonatal rats at postnatal day 5. Here, a virus engineered for retrograde transport (retroAAV2) of Cre is introduced at the axon terminals of corticospinal neurons in the spinal cord, where it is subsequently transported to the cell bodies. A double-floxed&#160;inverted orientation (DIO) designer receptor exclusively activated by designer drug(s) (DREADD) virus is then injected into the somatomotor cortex of the brain. This double-infection technique promotes the expression of the DREADDs only in the co-infected corticospinal tract (CST) neurons.&#160;Thus, the simultaneous co-injection of the somatomotor cortex and cervical CST terminals is a valid method for studying the chemogenetic modulation of recovery following cervical SCI models in neonatal rats.

This protocol demonstrates a novel method for applying gene therapies to subpopulations of cells in neonatal rats at postnatal ages 5-10 days by injecting an anterograde chemogenetic modifier into the somatomotor cortex and a retrogradely transportable Cre recombinase into the cervical spinal cord.

Targeting des kortikospinalen Trakts bei neonatalen Ratten mit einem doppelviralen Vektor mittels kombinierter Gehirn- und Wirbelsäulenchirurgie

Successfully tackling the obstacles that constrain research on neonatal rats is important for studying the differences in outcomes seen in pediatric ...

Stereotaxic Viral Injection and Gradient-Index Lens Implantation for Deep Brain In Vivo Calcium Imaging

A miniature fluorescence microscope (miniscope) is a potent tool for in vivo calcium imaging from freely behaving animals. It offers several advantages over conventional multi-photon calcium imaging systems: (1) compact; (2) light-weighted; (3) affordable; and (4) allows recording from freely behaving animals. This protocol describes brain surgeries for deep brain in vivo calcium imaging using a custom-developed miniscope recording system. The preparation procedure consists of three steps, including (1) stereotaxically injecting the virus at the desired brain region of a mouse brain to label a specific subgroup of neurons with genetically encoded calcium sensor; (2) implantation of gradient-index (GRIN) lens that can relay calcium image from deep brain region to the miniscope system; and (3) affixing the miniscope holder over the mouse skull where miniscope can be attached later. To perform in vivo calcium imaging, the miniscope is fastened onto the holder, and neuronal calcium images are collected along with simultaneous behavior recordings. The present surgery protocol is compatible with any commercial or custom-built single-photon and two-photon imaging systems for deep brain in vivo calcium imaging.

Stereotaxic Viral Injection and Gradient-Index Lens Implantation for Deep Brain In Vivo Calcium Imaging

Miniscope in vivo calcium imaging is a powerful technique to study neuronal dynamics and microcircuits in freely behaving mice. This protocol describes performing brain surgeries to achieve good in vivo calcium imaging using a miniscope.

Stereotaktische virale Injektion und Gradientenindex-Linsenimplantation für Deep Brain In Vivo Calcium Imaging

A miniature fluorescence microscope (miniscope) is a potent tool for in vivo calcium imaging from freely behaving animals. It offers several advantages ...

Robust and Highly Reproducible Generation of Cortical Brain Organoids for Modelling Brain Neuronal Senescence In Vitro

Brain organoids are three-dimensional models of the developing human brain and provide a compelling, cutting-edge platform for disease modeling and large-scale genomic and drug screening. Due to the self-organizing nature of cells in brain organoids and the growing range of available protocols for their generation, issues with heterogeneity and variability between organoids have been identified. In this protocol paper, we describe a robust and replicable protocol that largely overcomes these issues and generates cortical organoids from neuroectodermal progenitors within 1 month, and that can be maintained for more than 1 year. This highly reproducible protocol can be easily carried out in a standard tissue culture room and results in organoids with a rich diversity of cell types typically found in the developing human cortex. Despite their early developmental make-up, neurons and other human brain cell types will start to exhibit the typical signs of senescence in neuronal cells after prolonged in vitro culture, making them a valuable and useful platform for studying aging-related neuronal processes. This protocol also outlines a method for detecting such senescent cells in cortical brain organoids using senescence-associated beta-galactosidase staining.

Robust and Highly Reproducible Generation of Cortical Brain Organoids for Modelling Brain Neuronal Senescence In Vitro

In this study, we provide a detailed technique for a simple yet robust cortical organoid culture system using standard feeder-free hPSC cultures. This is a rapid, efficient, and reproducible protocol for generating organoids that model aspects of brain senescence in vitro.

Robuste und hochreproduzierbare Erzeugung kortikaler Hirnorganoide zur Modellierung der neuronalen Seneszenz des Gehirns in vitro

Brain organoids are three-dimensional models of the developing human brain and provide a compelling, cutting-edge platform for disease modeling and ...

Whole-Brain Single-Cell Imaging and Analysis of Intact Neonatal Mouse Brains Using MRI, Tissue Clearing, and Light-Sheet Microscopy

Tissue clearing followed by light-sheet microscopy (LSFM) enables cellular-resolution imaging of intact brain structure, allowing quantitative analysis of structural changes caused by genetic or environmental perturbations. Whole-brain imaging results in more accurate quantification of cells and the study of region-specific differences that may be missed with commonly used microscopy of physically sectioned tissue. Using light-sheet microscopy to image cleared brains greatly increases acquisition speed as compared to confocal microscopy. Although these images produce very large amounts of brain structural data, most computational tools that perform feature quantification in images of cleared tissue are limited to counting sparse cell populations, rather than all nuclei.
Here, we demonstrate NuMorph (Nuclear-Based Morphometry), a group of analysis tools, to quantify all nuclei and nuclear markers within annotated regions of a postnatal day 4 (P4) mouse brain after clearing and imaging on a light-sheet microscope. We describe magnetic resonance imaging (MRI) to measure brain volume prior to shrinkage caused by tissue clearing dehydration steps, tissue clearing using the iDISCO+ method, including immunolabeling, followed by light-sheet microscopy using a commercially available platform to image mouse brains at cellular resolution. We then demonstrate this image analysis pipeline using NuMorph, which is used to correct intensity differences, stitch image tiles, align multiple channels, count nuclei, and annotate brain regions through registration to publicly available atlases.
We designed this approach using publicly available protocols and software, allowing any researcher with the necessary microscope and computational resources to perform these techniques. These tissue clearing, imaging, and computational tools allow measurement and quantification of the three-dimensional (3D) organization of cell-types in the cortex and should be widely applicable to any wild-type/knockout mouse study design.

This protocol describes methods for conducting magnetic resonance imaging, clearing, and immunolabeling of intact mouse brains using iDISCO+, followed by a detailed description of imaging using light-sheet microscopy, and downstream analyses using NuMorph.

Ganzhirn-Einzelzellbildgebung und Analyse intakter neonataler Mausgehirne mittels MRT, Gewebereinigung und Lichtblattmikroskopie

Tissue clearing followed by light-sheet microscopy (LSFM) enables cellular-resolution imaging of intact brain structure, allowing quantitative analysis of ...