A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

פרוטוקול זה מדגים הזרקה של וקטור ויראלי יביל retrogradely לתוך רקמות חוט השדרה חולדה. וקטור שצולמו הסינפסה, מועברים לגוף התא של נוירונים היעד. מודל זה מתאים רטרוגרדית העקיבה של מסלולים בעמוד השדרה חשוב או תאים מיקוד ליישומים טיפול גנטי.

Abstract

היכרות עם חלבונים עניין לתוך תאים במערכת העצבים הוא מאתגר עקב המונעים ביולוגית מולדת להגביל את הגישה רוב המולקולות. הזרקה ישירות לתוך חוט השדרה רקמות עוקף מחסומים אלה, והיא מספקת גישה אל גוף התא או synapses איפה ניתן לשלב מולקולות. שילוב טכנולוגיה וקטור ויראלי בשיטה זו מאפשר החדרת גנים היעד לתוך רקמות עצבים לצורך ריפוי גנטי או מערכת עקיבה. כאן וירוס מהונדס להעברה רטרוגרדית יעילים ביותר (HiRet) הוא הציג את הסינפסות של propriospinal interneurons (מערכת העצבים ההיקפית) כדי לעודד תחבורה ספציפית את הנוירונים בחוט השדרה, גזע המוח גרעינים. פילוח מערכת העצבים ההיקפית מנצל הקשרים רבים שהמוענק להם מסלולים מוטוריים נרחבים של rubrospinal ו- reticulospinal, כמו הקישוריות שלהם אחד עם השני לאורך חוט השדרה מקטעים. נציג מעקב באמצעות וקטור HiRet בפרטים צורונים פעילים חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP) מראה דיוק גבוה של תא גופות, אקסונים ו דנדריטים ובשבילים מערכת העצבים ההיקפית בית החזה, reticulospinal נוירונים ב רשתית pontine. HiRet משלבת גם לתוך משעולים גזע המוח, מערכת העצבים ההיקפית, אבל מראה והשתלבות נוירונים בדרכי corticospinal תלוי גיל. לסיכום, הזרקת חוט השדרה באמצעות וקטורים ויראלי הוא שיטה מתאימה על ההקדמה של חלבונים עניין לתוך הנוירונים של יישוב שטחים.

Introduction

וקטורים ויראלי הם כלים ביולוגי חשוב יכול להציג חומר גנטי לתוך התאים על מנת לפצות על גנים פגומים, upregulate צמיחה חשוב חלבונים או מייצרים חלבונים סמן המדגישות את המבנה ואת קשרים סינפטיים של המטרות שלהם. מאמר זה מתמקד הזרקה ישירה של וקטור lentiviral retrogradely הניתנים להעברה יעילה במיוחד לתוך חוט השדרה חולדה כדי לסמן מסלולים מוטוריים הגדולות עם עקיבה פלורסנט.  שיטה זו גם מאוד מתאים ללימודי רגנרציה ומחזור לצמיחה מחודשת עצב להציג חלבונים עניין לתוך אוכלוסיות מגוונות של נוירונים, נעשה שימוש כדי להשתיק את הנוירונים עבור מיפוי פונקציונלי מחקרים1,2.

חלק מהפרטים האנטומי של מסלולים מוטוריים בעמוד השדרה היו מבואר דרך הזרקה ישירה מחקרים עם המשדרים קלאסית כגון BDA ופטור-זהב3,4,5,6,7 , 8. המשדרים הללו נחשבים תקן הזהב, אבל אולי יש חסרונות מסוימים כגון ספיגת מאת אקסונים פגומים או אקסונים בקטע של החומר הלבן שמסביב זריקה באתר9,10,11 . זה יכול להוביל פירושים שגויים של מסלול קישוריות, יכול להיות חיסרון במחקרים התחדשות איפה לצבוע הקליטה על-ידי אקסונים פגומים או קטוע אפשר לטעות, ולשם רגנרציה סיבי במהלך ניתוח מאוחר יותר12.

וקטורים lentiviral פופולריים במחקרים טיפול גנטי, כפי שהם מספקים יציב, לטווח ארוך ביטוי אוכלוסיות עצביים13,14,15,16,17,18 ,19. עם זאת, באופן מסורתי הארוזה וקטורים lentiviral יכול מוגבלת רטרוגרדית תחבורה, עשוי לעורר את התגובה של המערכת החיסונית כאשר נעשה שימוש ב- vivo4,20,21. וקטור תחבורה יעיל רטרוגרדית כינה HiRet הופק על ידי קאטו et al. על-ידי שינוי של מעטפת נגיפית עם גליקופרוטאין וירוס הכלבת ליצירת וקטור היברידית המשפרת תחבורה רטרוגרדית22,23.

עקיבה רטרוגרדית מציג וקטור לתוך מרחב סינפטית של נוירון המטרה, ולאפשר לו להיות נלקח על ידי האקסון של תא זה, מועבר לגוף התא. הובלה מוצלחת של HiRet הוכח הסינפסות עצביים לתוך מוחותיהם של קופים ועכברים23,24 ומן לשריר לתוך מוטורי לגלוקוז22. פרוטוקול זה מדגים הזרקה לתוך חוט השדרה המותני, המכוון את מסופי סינפטית של propriospinal interneurons, גזע המוח נוירונים. מערכת העצבים ההיקפית לקבל חיבורים רבים מסלולים שונים בעמוד השדרה, ובכך יכול להיות מנוצל כדי להתמקד אוכלוסיה מגוונת של הנוירונים בחוט השדרה, גזע המוח. נוירונים שכותרתו במחקר זה מייצגים המעגלים innervating מוטור נוירון בריכות הקשורים בתפקוד המוטורי hindlimb. תיוג חזקים נתפסת חוט השדרה, גזע המוח, כולל פרטים דיוק גבוה של דנדריטים ובשבילים, מסופי האקסון. גם השתמשנו בשיטה זו במחקרים קודמים בתוך חוט השדרה הצווארי לתייג propriospinal, גזע המוח reticulospinal מסלולים25.

פרוטוקול זה מדגים הזרקה של וקטור ויראלי לתוך חוט השדרה המותני של חולדה. כפי שניתן לראות סרט 1, החתך מכוון על ידי זיהוי החוליה L1 הממוקמת הצלע האחרונה. זה משמש כנקודת ציון סימטרית עבור חתך 3-4 ס מ זה חושף את מערכת השרירים מעל חוט השדרה L1-L4. Laminectomies ההיבטים הגבי של החוליות T11-T13 מבוצעים ואת מחט זכוכית משופע מכוונת 0.8 מ מ לרוחב קו האמצע, הוריד 1.5 מ מ עמוק לתוך החומר האפור להחדיר וירוס.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

כל ההליכים הבאים כירורגית וטיפול בבעלי חיים אושרו על ידי טיפול בעלי חיים ועל שימוש הוועדה של אוניברסיטת טמפל.

1. בפגישת ההכנות

  1. הכינו זכוכית משך מחטים להזרקה נגיפית מספר ימים לפני הניתוח באמצעות 3.5 nanoliter זכוכית נימי פיפטות מיועד nanoliter מרססים. משוך כל פיפטה פולר המחט שני שלבים לפי הוראות היצרן כדי ליצור שתי תבניות המחט.
  2. לחדד את קצה המחט התבניות חותכים כ 1-2 מ מ זכוכית עודף עם microscissors. מדד גודל הצמצם משוער תחת מיקרוסקופ עם מגלשת כיול מיקרוסקופ כדי לבודד מחטים עם 30-40 µm פתחים.
  3. עם המחט ב 30 מעלות, להשתמש beveller micropipette כדי ליצור קצה עם צוהר מיקרומטר 30-40, בזווית של 45° משופע. ודא רוחב מיפתח צמצם עם קנה המידה ורניה על השקופית כיול. עוברים המחט זכוכית באמצעות מזרק עם קובץ מצורף מחט גמישה כדי לשטוף את הלכלוך ולסמן את המחט במרווחי זמן קבועים עם סמן שחור מים ואתנול.
  4. מקם את המחטים בצלחת פטרי מכוסה בעבר לנקות עם 70% אתנול ולחטא למשך 30 דקות בשכונה אבטחה תחת אור UV.
  5. להכין HiRet lentivirus על-ידי הסרת אמצעי אחסון מתאימים מהמקפיא מייד לפני ההליך.
    הערה: אמצעי אחסון מתאימים כולל את הסכום הדרוש עבור הזרקה (µL 1 לכל זריקה x מספר זריקות) וגם כמות קטנה של יותר נפח להביא בחשבון pipetting וטעינה הפסדים. להעביר ולאחסן את הוירוס על הקרח כאשר אינו בשימוש.
  6. הכינו את מזרק על ידי חיבורו אל micropump והצבתו לתוך micromanipulator עם קנה מידה ורניה.
  7. כדי להכין את המחט זכוכית, בזהירות לטעון צבע בצבע כגון שמן אדום עם מזרק לבוש עם מחט גמישה. ודא כי אין בועות יישארו במחט. שימוש בטכניקה אספטית טיפול המחט ולהימנע מלגעת הטיפ.
  8. את המחט זכוכית לתוך מזרק, המבטיח כי המחט מוכנס כהלכה לתוך הדיסקיות, הכיפה מזרק היא מברזל, מחט מזרק פלדה מורחב כ ¾ אורך המחט זכוכית. וירוס ניתן לטעון לתוך המחט בשלב מאוחר יותר.

2. הכנת האתר כירורגי והרדמה

  1. שוקלים את החיה בקנה מידה דיגיטלי. להקליט את המשקל שטרם-נותחו כדי לקבוע את עוצמת הקול של הרדמה הנדרש, כדי לאפשר פיקוח על המשקל לאחר הניתוח. חולדות ספראג-Dawley נקבות כ 200 – 250 גרם שהיו בשימוש בפרוטוקול זה.
  2. עזים ומתנגד העכברוש באמצעות אינהלציה איזופלוריין או פתרון מוזרקים קטמין/חריגות השירותים הווטרינריים (k / x). . קטמין מוזרק intraperitoneally 67 מ"ג/ק"ג, חריגות השירותים הווטרינריים במינון 6.7 מ"ג/ק"ג.
  3. לאשר מטוס הרדמה המתאים על-ידי התכווצות כף הרגל בחוזקה. אם מתרחשת נסיגה רפלקסיבי, המתן מספר דקות נוספות לפני שתמשיך.
    הערה: להתבונן גם שפם, העיניים וקצב נשימה סימנים של התודעה. אם נכון הן בפקעת, העין מהבהבת כאשר נגע בעדינות, או הנשימה היא מהירה ורדודה, המתן עד המטוס הרדמה הוא עמוק יותר כדי להמשיך הפרוטוקול. גם לפקח על הסימנים לאורך כל הניתוח laminectomy, הזרקת. אם החיה מציג מטוס הרדמה שטחית, לנהל זריקת תגבור של קטמין בלבד שווה את ½ את k המקורי / x המינון.
  4. לגלח את החולדה לאורך הקו האמצעי הגבי מן המותניים זווית נחות השכם. משוך את העור של החיה מתוח על גילוח קל יותר ומדויק יותר.
  5. משחה אופטלמולוגיות חלות על שתי העיניים.
  6. החל חיטוי לאזור מגולח כדי לעקר את האתר. עבור בסבך שיחים הראשון, משרים גזה סטרילית עם 5% יודיפלור תמיסה, נגבי כל שיער ופסולת. ללכת עם לסחוב חד כיווני עם גזה סטרילית טבולים 70% אתנול, כך אין אזור שתתבצע פניה פעמיים. השתמש את אותה טכניקה עם מתחלפים יוד, ספוג אתנול גזה עוד פעמיים.

3. הכנה השדה ואת כלי כירורגי

  1. הכנת סט של כלי ניתוח בלוק הכוללים אזמל, rongeurs, עכברוש השן מלקחיים, מעיין מספריים, ועוצרי דימום, נקודת בינוני מעוקל מלקחיים, רטרקטורים או ווים משוקלל על ידי הסרת העטיפה הגלישה סטרילי כדי ליצור שדה סטרילי.
  2. פתח את חבילת כפפות כירורגי סטרילי ולמקם הגלישה כפפה סטרילית על השולחן. אשתמש במקום שדה סטרילי נוסף לכלים משומשים כדי למנוע זיהום של הגלישה סטרילי.
  3. ירידה להב סכין #10 בשטח סטרילי. אבטח את הפגיון. כדי אחיזה עם ועוצרי דימום. מיקום מלח סטרילית, 4.0 כרום תפר וחומרים כדי לשלוט הדימום כגון cauterizer, גזה סטרילית, סטרילי applicators שקצהו כותנה (בלידים שריר), או השאיבה או bonewax (בלידים העצם) במקום נגיש.
  4. להוציא את בעל החיים ולהגדיר אותו על בד סטרילי. במקום גזה מתחת לשלפוחית השתן לאיסוף השתן. להעלות אזור היעד עם מגבת מגולגלת מתחת בבטן. אם הוא זמין, מקם כרית החימום כירורגי מתחת הבד סטרילי, במיוחד עבור הליכים ארוכים יותר.
    הערה: עקרות חשוב במהלך ניתוח הישרדות. החזק בקבוק ספריי אתנול 70% על היד כדי לשמור על עקרות של ידיים בכפפות, מעקר חרוז שימוש אם מכשיר עקרות נמצא בסיכון, או בין ניתוחים בודדים.

4. חשיפת בעמודה השדרה וזיהוי באתר laminectomy

  1. לזהות את האזור שבו חתך בעור ייעשו על-ידי הקשה על האצבעות בעדינות על הצלע האחרונה כדי לאתר החוליה L1. שימוש זה כנקודת ציון, גורם חתך בעור 3-4 ס מ עם אזמל כירורגי #10 סיום רק נחות L1 לחשוף את השריר. להחזיק העור המתוח במריחה עדינה ולחץ בחוזקה עם הלהב האזמל כדי להבטיח חתך נקי.
  2. לחתוך ולהפיץ שמן שטחית עם מלקחיים ומספריים במידת הצורך. (בהתאם למטרה חוליה, שם או לא להיות כרית השומן גדולה משיטחי להקפיד השריר).
  3. מרגיש עבור התהליכים קוצניים על הדירה של הלהב באזמל או האצבע. לעיתים קרובות אזור קו האמצע יסומנו על-ידי "V" של fascia לבן משני צדדיו. לעשות חתך קטן rostral כדי לאפשר חדר תתפוס בצורה מאובטחת תהליך העליון עם עכברוש השן מלקחיים, ולאחר מכן לבצע קיצוצים ארוכה, עמוקה 2 קרוב התהליכים ככל האפשר. בנקודה העמוקה ביותר של החתך, ניתן לחוש המשטח הגבי של החוליות עם הלהב ומהדקים.
  4. החזק את השרירים לרוחב הצידה עם רטרקטורים או ווים משוקלל כדי לשפר את הראות. שרירים ברורה סביב התהליכים עם האזמל, מעיין מספריים או rongeurs כדי לקבוע את צורת הראש שלהם.
    הערה: זכור כי חוט השדרה לא להאריך את אורך מלא בעמודה השדרה, בתור חוט השדרה רקמות עצירות גוברת מוקדם בהתפתחות מאשר עצם. משמעות הדבר היא כי רמת בעמוד השדרה היעד עשוי להיות מתחת חוליה אחרת בשם.
  5. אתר את T11 ואת התהליכים טי12 ו- T13 הסמוך.
    הערה: סיוע המיקוד הנכון רמות בחוליות ניתן למצוא אטלס חוט השדרה של עכברוש, מחקרים קודמים בהתוויית ציוני דרך בהעכבר, אשר דומה מאוד במבנה בחוליות6,33. השאר תהליך קוצניים rostral כגון T9 ללא הפרעה לתת ציון דרך קו האמצע.

5. ביצוע laminectomy

  1. ברגע אזור המטרה זוהתה בצורה נכונה, לבצע laminectomies של היבטים הגבי של T11-T13. מורחים בעדינות החוליות כדי לחשוף את הרצועות בין-חולייתי, אשר הם אתרים טובים כדי להוסיף rongeurs עבור הנשיכה הראשונית של העצם. החזק את rongeurs בעמדה עצומות למחצה כדי להגדיל את שליטה טובה.
  2. להסיר את התהליכים קוצניים ואת ההיבט הגבי של החוליות על ידי לוקח ביסים קטנים עם rongeurs. יש להיזהר לא לגרום נזק לחוט השדרה או להפריע השכבה הקשה של המוח. הרם מעט עם המלקחיים השן עכברוש לעזור למשוך חוט השדרה מן החוליות, להקטין את הנטייה לפגוע בחוט השדרה רקמות.
  3. לנקות העצם משם מן האמצע כך ניתן לראות את כלי הדם קו האמצע. להשאיר חלון בבירור מציגה את הרקמה חוט השדרה והוא חינם של פסולת.
  4. לגעת בעדינות את חוט השדרה עם מלקחיים. בעלי חיים שעלולים לקפוץ ניגודיים גם אם המטוס הרדמה עמוקה. להחיל מספר טיפות של חומר מאלחש כגון לידוקאין ישירות על חוט השדרה כדי למנוע קפיצות במהלך ההליך הזרקה.
  5. לאבטח בעל החיים בעל עמוד השדרה על ידי והידק מלקחיים ייצוב תהליכים קוצניים rostral, סימטרית אל החלון laminectomy. הרימו את הבטן של החיה באמצעות בעל עמוד השדרה כדי לנטרל את השפעת תנועות נשימה. זה להגביר את היציבות המחט ולהבטיח המתאים עומק ההזרקה.

6. טעינת וירוס והמיקום של מזרק

  1. לטעון וירוס לתוך מזרק pipetting כ 5 µL על חתיכת מצלמות-מיקרוסקופים, מיקום המחט כך הטיפ הוא בתוך הטיפה.
  2. השתמש את micropump כדי למשוך µL עד 4 של וירוס בקצב של 20 – 100 nL/s.
  3. להגדיר את בקר להזריק ולשחרר כמות קטנה של הווירוס המחט כדי להבטיח שקצה המחט אינה חסומה. . תנגב את וירוס עודף עם מגבון מעבדה.
    הערה: מזרק המילטון עם מחט פלדה עשוי לשמש כחלופה פיפטות זכוכית משך.
  4. מקם את micromanipulator כך שגלוי בסולם ורניה ומקם את המחט בקו האמצע של חוט השדרה.
    הערה: האמצע יכול לפעמים להיות ממוקמת על ידי כלי דם גדולים פועל על המשטח הקדמי של חוט השדרה. עם זאת, יכולים להשתנות בחולדות בודדים, קו האמצע מיקוד צריך להיות מאושרות by comparison with תהליכים קוצניים ללא פגע.
  5. לכוון את המחט רוחבית על ידי 0.8 מ מ באמצעות סולם ורניה על micromanipulator.
  6. להנמיך את המחט בחוט השדרה עד הוא הסטה פנימה, אך לא ניקב, השכבה הקשה של המוח. באמצעות תנועה מהירה ומפותלים, לנקב השכבה הקשה של המוח עם המחט עד הוא שוקע לעומק של 1.5 מ מ.

7. הזרקת את וירוס לתוך חוט השדרה

  1. ברגע שהמחט נמצאת במקום, התוכנית מזרק להזרקת בקצב של 400 nL לדקה אשר את הוירוס נכנס חוט השדרה על ידי התבוננות התקדמות החזית לצבוע. צריך להיות. אין נזילה ברור או בולטות של חוט השדרה רקמה. אם נוצרת דליפה, ניתן להקל זה לפעמים על-ידי הפחתת מהירות הזרקת ל nL 200/min.
  2. מרגע סיום ההזרקה, תאפשר את המחט בתוך חוט השדרה למשך 2-5 דקות (בהתאם נפח מוזרק) כדי להקל על דיפוזיה של הנגיף.
  3. לאט לאט למשוך את המחט ולהעביר אל האתר הזרקת הבא. מזריקים µL 1 של וירוס לתוך כל אחד 6 אתרים המרווחות באופן שווה בערך 1 מ מ אחד מהשני לאורכו של הרקמה בעמוד השדרה L1-L4. באותה המחט עשוי לשמש עבור כל זריקה כל עוד הוא ממשיך לתפקד כראוי.

8. פצע הסגר, שלאחר טיפול

  1. הסר את החיה ממחזיק בעמוד השדרה, להוציא רטרקטורים או ווים נעשה שימוש כדי להפיץ את השריר לרוחב. ודא הפצע ברורים של כל פסולת לפני הסגירה.
  2. תפר את השריר באמצעות בתפר לאללה כרום 4.0. לחתוך חוטי תפירה קרוב על מנת להפחית את הסבירות של גירוי בעור הפנים.
  3. להדק את העור סגור באמצעות קליפים 9 מ מ פצע. כדי לאפשר לריפוי אופטימלי, בשורה את הקצוות של העור לפני הידוק.
  4. במקום החיה על הסעת חום המים התחממות משטח וצג עד כשקשה לי לישון.
  5. להזריק 5 – 10 מ ל תמיסת סטרילית subcutaneously לחדש נוזלים, אנטיביוטיקה כגון צפאזולין כדי למנוע זיהום. כאשר החיה אמבולטורי, למקם אותו לכלוב הביתה ומספקים הראשונית משככי כאבים.  לנטר את החולדות לסימן של כאב ומצוקה ולנהוג לפי נוהל שלך IACUC אושרה לטיפול של כאב.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

הזרקת מוצלחת ותעבורה של וקטור ויראלי צריכה לגרום התמרה חושית של אוכלוסיה חזקה של נוירונים חד-צדדית בחוט השדרה, גרעינים מסויימים גזע המוח. איור 1 מדגים תיוג סטריאוטיפית של נוירונים, אקסונים בחוט השדרה החזי ואת ב רשתית pontine של גזע המוח-הזרקת שלאחר ארבעה שבועות. ביט?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

הנדסה גנטית של נוירונים במוח ובחוט השדרה שימש גולת חושית, מוטוריים, מסלולים אוטונומי באמצעות מעקב פלורסנט, וכן לבחון את פוטנציאל לצמיחה מחודשת של ספינלי עצביים לאחר פציעה27,28, 29 , 30 , 31 , ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו מומן על ידי מענק מן המכון הלאומי של הפרעות נוירולוגיות ו קו R01 R01NS103481 ומענקים החולים שריינרים למחקר בילדים SHC 84051 ואת SHC 86000 משרד ההגנה (SC140089).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
#10 Scalpel BladesRobozRS-9801-10For use with the scalpel.
1 mL SyringesBecton, Dickinson and Company309659For anesthetic IP injection, potential anesthetic booster shots, and antibiotic injections.
10mL SyringesBecton, Dickinson and Company309604For injecting saline into the animal, post-surgery.
4.0 Chromic Catgut SutureDemeTECHNN374-16To re-bind muscle during closing.
48000 Micropipette BevelerWorld Precision Instruments32416Used to bevel the tips of the pulled glass capillary tubes to form functional glass needles.
5% Iodine SolutionPurdue Products L.P.L01020-08For use in sterilzation of the surgical site.
70% EthanolN/AN/AFor sterilization of newly prepared glass needles, animal models during surgical preparation, and surgeon's hands during surgery, as well as all other minor maintainances of sterility.
Anesthetic (Ketamine/Xylazine Solution)Zoetis240048For keeping the animal in the correct plane of consciousness during surgery.
Antibiotic (Cefazolin)West-Ward PharmaceuticalsNPC 0143-9924-90To be injected subcutaneously to prevent infection post-surgery.
Bead SterilizerCellPoint5-1450To heat sterilize surgical instruments.
BonewaxFine Science Tools19009-00To seal up bone in the case of bone bleeding.
CauterizerFine Science Tools18010-00To seal any arteries or veins severed during surgery to prevent excessive blood loss.
Digital ScaleOkausREV.005For weighing the animal during surgical preparation.
Flexible Needle AttachmentWorld Precision InstrumentsMF34G-5For cleaning glass needles and loading red oil into glass needles.
GelfoamPfizerH68079To seal up bone in the case of bone bleeding.
Glass Capillary TubesWorld Precision Instruments4878For pulled glass needles - should be designed for nanoliter injectors.
Hair ClippersOster111038-060-000For clearing the surgical site of hair.
HemostatsRobozRS-7231For general use in surgery.
KimwipesKimtech34155For general use in surgery.
Medium Point Curved ForcepsRobozRS-5136For general use in surgery.
Micromanipulator with a Vernier ScaleKanetecN/AFor precise targeting during surgery.
MicroscissorsRobozRS-5621For cutting glass whisps off of freshly pulled glass capillary tubes.
Microscope with Light and Vernier Scale OcularLeitz WetzlarN/AUsed to visualize and measure beveling of pulled glass capillary tubes into functional glass needles.
MicroSyringe Pump ControllerWorld Precision Instruments62403To control the rate of injection.
Nanoliter 2000 Pump Head InjectorWorld Precision Instruments500150To load and inject virus in a controlled fashion.
Needle PullerNarishigePC-100To heat and pull apart glass capillary tubes to form glass needles.
Ophthalamic OintmentDechra Veterinary ProductsRAC 0119To protect the animal's eyes during surgery.
ParafilmBemisPM-996To assist with loading virus into the nanoinjector.
PrecisionGlide Needles (25G x 5/8)Becton, Dickinson and Company305122For use with the 1mL and 10 mL syringes to allow injection of the animal model.
Rat Tooth ForcepsRobozRS-5152For griping spinous processes.
Red OilN/AN/ATo provide a front for visualization of virus entering tissue during injection.
RetractorsRobozRS-6510To hold open the surgical wound.
Rimadyl TabletsBio ServMP275-050For pain management post-surgery.
RongeursRobozRS-8300To remove muscle from the spinal column during surgery.
Scalpel Blade HandleRobozRS-9843To slice open skin and fat pad of animal model during surgery.
ScissorsRobozRS-5980For general use in surgery.
Stainless Steal Wound ClipsCellPoint201-1000To bind the skin of the surgical wound during closing.
Staple Removing ForcepsKent ScientificINS750347To remove the staples, should they be applied incorrectly.
Sterile ClothPhenix Research ProductsBP-989To provide a sterile surface for the operation.
Sterile Cotton-Tipped ApplicatorsPuritan806-WCTo soak up blood in the surgical wound while maintaining sterility.
Sterile GauzeCovidien2146To clean the surgical area and surgical tools while maintaining sterility.
Sterile SalineBaxter Healthcare Corporation281324For use in blood clearing, and for replacing fluids post-surgery.
Surgical GlovesN/AN/AFor use by the surgeon to maintain sterile field during surgery.
Surgical Heating PadN/AN/AFor maintaining the body temperature of the animal model during surgery.
Surgical MicroscopeN/AN/AFor enhanced visualization of the surgical wound.
Surgical StaplerKent ScientificINS750546To apply the staples.
T/Pump Heat Therapy Water PumpGaymarTP500CTo pump warm water into the water convection warming pad.
Water Convection Warming PadBaxter Healthcare CorporationL1K018For use in the post-operational recovery area to maintain the body temperature of the unconscious animal.
Weighted HooksN/AN/ATo hold open the surgical wound.

References

  1. Wang, X., et al. Deconstruction of corticospinal circuits for goal-directed motor skills. Cell. 171 (2), 440-455 (2017).
  2. Kinoshita, M., et al. Genetic dissection of the circuit for hand dexterity in primates. Nature. 487 (7406), 235-238 (2012).
  3. Brichta, A. M., Grant, G. Cytoarchitectural organization of the spinal cord. The rat nervous system. Vol. 2, hindbrain and spinal cord. , Academic Press. (1985).
  4. Liang, H., Paxinos, G., Watson, C. Projections from the brain to the spinal cord in the mouse. Brain Structure & Function. 215 (3-4), 159-186 (2011).
  5. Rexed, B. The cytoarchitectonic organization of the spinal cord in the cat. The Journal of Comparative Neurology. 96 (3), 414-495 (1952).
  6. Schmued, L. C., Fallon, J. H. Fluoro-gold: A new fluorescent retrograde axonal tracer with numerous unique properties. Brain Research. 377 (1), 147-154 (1986).
  7. Veenman, C. L., Reiner, A., Honig, M. G. Biotinylated dextran amine as an anterograde tracer for single- and double-labeling studies. Journal of Neuroscience Methods. 41 (3), 239-254 (1992).
  8. Watson, C., Paxinos, G., Kayalioglu, G., Heise, C. Atlas of the rat spinal cord. The spinal cord. , 238-306 (2009).
  9. Brandt, H. M., Apkarian, A. V. Biotin-dextran: A sensitive anterograde tracer for neuroanatomic studies in rat and monkey. Journal of Neuroscience Methods. 45 (1-2), 35-40 (1992).
  10. Geed, S., van Kan, P. L. E. Grasp-based functional coupling between reach- and grasp-related components of forelimb muscle activity. Journal of Motor Behavior. 49 (3), 312-328 (2017).
  11. Reiner, A., Veenman, C. L., Medina, L., Jiao, Y., Del Mar, N., Honig, M. G. Pathway tracing using biotinylated dextran amines. Journal of Neuroscience Methods. 103 (1), 23-37 (2000).
  12. Steward, O., Zheng, B., Banos, K., Yee, K. M., et al. Response to: Kim et al., "axon regeneration in young adult mice lacking nogo-A/B." neuron 38, 187-199. Neuron. 54 (2), 191-195 (2007).
  13. Brown, B. D., et al. A microRNA-regulated lentiviral vector mediates stable correction of hemophilia B mice. Blood. 110 (13), 4144-4152 (2007).
  14. Lo Bianco, C., et al. Lentiviral vector delivery of parkin prevents dopaminergic degeneration in an alpha-synuclein rat model of parkinson's disease. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (50), 17510-17515 (2004).
  15. Malik, P., Arumugam, P. I., Yee, J. K., Puthenveetil, G. Successful correction of the human cooley's anemia beta-thalassemia major phenotype using a lentiviral vector flanked by the chicken hypersensitive site 4 chromatin insulator. Annals of the New York Academy of Sciences. 1054, 238-249 (2005).
  16. Pawliuk, R., et al. Correction of sickle cell disease in transgenic mouse models by gene therapy. Science. 294 (5550), 2368-2371 (2001).
  17. Wang, G., et al. Feline immunodeficiency virus vectors persistently transduce nondividing airway epithelia and correct the cystic fibrosis defect. The Journal of Clinical Investigation. 104 (11), R55-R62 (1999).
  18. Liang, H., Paxinos, G., Watson, C. The red nucleus and the rubrospinal projection in the mouse. Brain Structure & Function. 217 (2), 221-232 (2012).
  19. Abdellatif, A. A., et al. delivery to the spinal cord: comparison between lentiviral, adenoviral, and retroviral vector delivery systems. Journal of Neuroscience Research. 84 (3), 553-567 (2010).
  20. DePolo, N. J., et al. VSV-G pseudotyped lentiviral vector particles produced in human cells are inactivated by human serum. Molecular Therapy. 2 (3), 218-222 (2000).
  21. Higashikawa, F., Chang, L. Kinetic analyses of stability of simple and complex retroviral vectors. Virology. 280 (1), 124-131 (2001).
  22. Hirano, M., Kato, S., Kobayashi, K., Okada, T., Yaginuma, H., Kobayashi, K. Highly efficient retrograde gene transfer into motor neurons by a lentiviral vector pseudotyped with fusion glycoprotein. PLoS One. 8 (9), e75896(2013).
  23. Kato, S., et al. A lentiviral strategy for highly efficient retrograde gene transfer by pseudotyping with fusion envelope glycoprotein. Human Gene Therapy. 22 (2), 197-206 (2011).
  24. Kato, S., et al. Selective neural pathway targeting reveals key roles of thalamostriatal projection in the control of visual discrimination. The Journal of Neuroscience. 31 (47), 17169-17179 (2011).
  25. Sheikh, I. S., Keefe, K. M., et al. Retrogradely transportable lentivirus tracers for mapping spinal cord locomotor circuits. Frontiers in Neural Circuits. 12, 60(2018).
  26. Harrison, M., et al. Vertebral landmarks for the identification of spinal cord segments in the mouse. NeuroImage. 68, 22-29 (2013).
  27. Tang, X. Q., Heron, P., Mashburn, C., Smith, G. M. Targeting sensory axon regeneration in adult spinal cord. The Journal of Neuroscience. 27 (22), 6068-6078 (2007).
  28. Cameron, A. A., Smith, G. M., Randall, D. C., Brown, D. R., Rabchevsky, A. G. Genetic manipulation of intraspinal plasticity after spinal cord injury alters the severity of autonomic dysreflexia. The Journal of Neuroscience. 26 (11), 2923-2932 (2006).
  29. Liu, Y., Keefe, K., Tang, X., Lin, S., Smith, G. M. Use of self-complementary adeno-associated virus serotype 2 as a tracer for labeling axons: Implications for axon regeneration. PLoS One. 9 (2), e87447(2014).
  30. Chamberlin, N. L., Du, B., de Lacalle, S., Saper, C. B. Recombinant adeno-associated virus vector: Use for transgene expression and anterograde tract tracing in the CNS. Brain Research. 793 (1-2), 169-175 (1998).
  31. Filli, L., et al. Bridging the gap: A reticulo-propriospinal detour bypassing an incomplete spinal cord injury. The Journal of Neuroscience. 34 (40), 13399-13410 (2014).
  32. Williams, R. R., Pearse, D. D., Tresco, P. A., Bunge, M. B. The assessment of adeno-associated vectors as potential intrinsic treatments for brainstem axon regeneration. The Journal of Gene Medicine. 14 (1), 20-34 (2012).
  33. Smith, G. M., Onifer, S. M. Construction of pathways to promote axon growth within the adult central nervous system. Brain Research Bulletin. 84 (4-5), 300-305 (2011).
  34. Morcuende, S., Delgado-Garcia, J. M., Ugolini, G. Neuronal premotor networks involved in eyelid responses: Retrograde transneuronal tracing with rabies virus from the orbicularis oculi muscle in the rat. The Journal of Neuroscience. 22 (20), 8808-8818 (2002).
  35. Ugolini, G. Specificity of rabies virus as a transneuronal tracer of motor networks: Transfer from hypoglossal motoneurons to connected second-order and higher order central nervous system cell groups. The Journal of Comparative Neurology. 356 (3), 457-480 (1995).
  36. Gelderd, J. B., Chopin, S. F. The vertebral level of origin of spinal nerves in the rat. The Anatomical Record. 188 (1), 45-47 (1977).
  37. Inquimbert, P., Moll, M., Kohno, T., Scholz, J. Stereotaxic injection of a viral vector for conditional gene manipulation in the mouse spinal cord. Journal of Visualized Experiments. 73, e50313(2013).
  38. Carbajal, K. S., Weinger, J. G., Whitman, L. M., Schaumburg, C. S., Lane, T. E. Surgical transplantation of mouse neural stem cells into the spinal cords of mice infected with neurotropic mouse hepatitis virus. Journal of Visualized Experiments. 53, e2834(2011).
  39. Snyder, B. R., et al. Comparison of adeno-associated viral vector serotypes for spinal cord and motor neuron gene delivery. Human Gene Therapy. 22 (9), 1129-1135 (2011).
  40. Cronin, J., Zhang, X. Y., Reiser, J. Altering the tropism of lentiviral vectors through pseudotyping. Current Gene Therapy. 5 (4), 387-398 (2005).
  41. Reed, W. R., Shum-Siu, A., Onifer, S. M., Magnuson, D. S. Inter-enlargement pathways in the ventrolateral funiculus of the adult rat spinal cord. Neuroscience. 142 (4), 1195-1207 (2006).
  42. Mao, X., Schwend, T., Conrad, G. W. Expression and localization of neural cell adhesion molecule and polysialic acid during chick corneal development. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53 (3), 1234-1243 (2012).
  43. Charles, P., et al. Negative regulation of central nervous system myelination by polysialylated-neural cell adhesion molecule. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (13), 7585-7590 (2000).
  44. Tervo, D. G., et al. A designer AAV variant permits efficient retrograde access to projection neurons. Neuron. 92 (2), 372-382 (2016).
  45. Tohyama, T., et al. Contribution of propriospinal neurons to recovery of hand dexterity after corticospinal tract lesions in monkeys. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (3), 604-609 (2017).
  46. Liu, Y., et al. A sensitized IGF1 treatment restores corticospinal axon-dependent functions. Neuron. 95 (4), 817-833 (2017).
  47. Kinoshita, M., et al. Genetic dissection of the circuit for hand dexterity in primates. Nature. 487 (7406), 235-238 (2012).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

145lentivirus

This article has been published

Video Coming Soon