A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
אנו מציגים פרוטוקול מהיר, שלב אחר שלב, להסרת מוח עכבר ודיסקציה של אזורים בדידים מרקמת מוח טרייה. השגת אזורי מוח לניתוח מולקולרי הפכה לדבר שבשגרה במעבדות רבות למדעי המוח. אזורי מוח אלה מוקפאים באופן מיידי כדי לקבל נתוני תעתיק באיכות גבוהה לניתוח ברמת המערכת.
המוח הוא מרכז הפיקוד של מערכת העצבים של היונקים ואיבר בעל מורכבות מבנית עצומה. המוח, המוגן בתוך הגולגולת, מורכב מכיסוי חיצוני של חומר אפור מעל ההמיספרות הידועות בשם קליפת המוח. מתחת לשכבה זו שוכנים מבנים מיוחדים רבים אחרים החיוניים לריבוי תופעות החשובות לקיום. רכישת דגימות של אזורים ספציפיים במוח ברוטו דורשת שלבי דיסקציה מהירים ומדויקים. מובן כי ברמה המיקרוסקופית, קיימים תתי-אזורים רבים וסביר להניח שהם חוצים את הגבולות האזוריים השרירותיים שאנו כופים לצורך ניתוח זה.
מודלים של עכברים משמשים באופן שגרתי לחקר תפקודי מוח אנושיים ומחלות. שינויים בדפוסי ביטוי הגנים עשויים להיות מוגבלים לאזורי מוח ספציפיים המכוונים לפנוטיפ מסוים בהתאם למצב החולה. לפיכך, יש חשיבות רבה ללמוד את הרגולציה של תמלול ביחס לארגון המבני המוגדר היטב שלה. הבנה מלאה של המוח דורשת לחקור אזורים מובחנים במוח, להגדיר קשרים ולזהות הבדלים מרכזיים בפעילות של כל אחד מאזורי המוח האלה. הבנה מקיפה יותר של כל אחד מהאזורים הנפרדים הללו עשויה לסלול את הדרך לטיפולים חדשים ומשופרים בתחום מדעי המוח. במאמר זה נדון במתודולוגיה שלב אחר שלב לניתוח מוח העכבר ל-16 אזורים נפרדים. בהליך זה, התמקדנו בהסרת מוח של עכבר זכר C57Bl/6J (בן 6-8 שבועות) וניתוחו לאזורים מרובים באמצעות ציוני דרך נוירו-אנטומיים כדי לזהות ולדגום אזורי מוח נפרדים הרלוונטיים מבחינה תפקודית ורלוונטיים להתנהגות. עבודה זו תסייע להניח בסיס חזק בתחום מדעי המוח, ותוביל לגישות ממוקדות יותר בהבנה עמוקה יותר של תפקוד המוח.
המוח, יחד עם חוט השדרה והרשתית, מרכיבים את מערכת העצבים המרכזית המבצעת התנהגויות מורכבות, הנשלטות על ידי סוגי תאים מיוחדים, ממוקמים במדויק ומתקשרים בכל הגוף1. המוח הוא איבר מורכב עם מיליארדי נוירונים מחוברים וגליה עם מעגלים מדויקים המבצעים פונקציות רבות. זהו מבנה דו-צדדי בעל שתי אונות נפרדות ומרכיבים תאיים מגוונים2. חוט השדרה מחבר את המוח לעולם החיצון ומוגן על ידי עצמות, קרום המוח והנוזל השדרתי ומנתב מסרים אל המוחוממנו 2,3,4. פני השטח של המוח, קליפת המוח, אינם אחידים ויש להם קפלים נפרדים, הנקראים gyri, וחריצים, הנקראים sulci, המפרידים את המוח למרכזים פונקציונליים5. קליפת המוח חלקה ביונקים עם מוח קטן 6,7. חשוב לאפיין וללמוד את הארכיטקטורה של המוח האנושי על מנת להבין את ההפרעות הקשורות לאזורי המוח השונים, כמו גם את המעגלים התפקודיים שלו. המחקר במדעי המוח התרחב בשנים האחרונות ומגוון שיטות ניסיוניות משמשות לחקר המבנה והתפקוד של המוח. התפתחויות בתחומי הביולוגיה המולקולרית והמערכותית הובילו לעידן חדש של חקר היחסים המורכבים בין מבנים מוחיים לתפקוד מולקולות. בנוסף, ביולוגיה מולקולרית, גנטיקה ואפיגנטיקה מתרחבות במהירות, ומאפשרות לנו לקדם את הידע שלנו על המנגנונים הבסיסיים המעורבים באופן שבו מערכות מתפקדות. ניתוחים אלה יכולים להתבצע על בסיס מקומי הרבה יותר, כדי לעזור למקד את החקירה והפיתוח של טיפולים יעילים יותר.
מוח היונקים מוגדר מבחינה מבנית לאזורים בדידים הניתנים לזיהוי ברור; עם זאת, המורכבות הפונקציונלית והמולקולרית של מבנים בדידים אלה עדיין אינה מובנת בבירור. האופי הרב-ממדי והרב-שכבתי של רקמת המוח מקשה על חקר הנוף הזה ברמה התפקודית. בנוסף, העובדה כי פונקציות מרובות מבוצעות על ידי אותו מבנה ולהיפך מסבך עוד יותר את ההבנה של המוח8. חיוני שהגישה הניסויית המבוצעת לאפיון מבני ותפקודי של אזורי מוח תשתמש במתודולוגיות מחקר מדויקות כדי להשיג עקביות בדגימה לצורך קורלציה בין ארכיטקטורה נוירו-אנטומית לתפקוד. המורכבות של המוח הוסברה לאחרונה באמצעות ריצוף שלתא בודד 9,10 כגון הפיתול הטמפורלי של המוח האנושי המורכב מ-75 סוגי תאים שונים 11. על ידי השוואת נתונים אלה לאלה מאזור מקביל במוח העכבר, המחקר לא רק חושף קווי דמיון בארכיטקטורה ובסוגי התאים שלהם, אלא גם מציג את ההבדלים. כדי לפענח את המנגנונים המורכבים, חשוב אפוא לחקור אזורים שונים במוח בדיוק מלא. מבנים ותפקוד משומרים בין מוח אדם לעכבר מאפשרים שימוש בעכבר כפונדקאית ראשונית להבהרת תפקוד המוח האנושי ותוצאות התנהגותיות.
עם התקדמות הגישות של ביולוגיה מערכתית, קבלת מידע מאזורי מוח בדידים במכרסמים הפכה להליך מרכזי בחקר מדעי המוח. בעוד שפרוטוקולים מסוימים כגון מיקרודיסקציה ללכידת לייזר12 יכולים להיות יקרים, פרוטוקולים מכניים הם זולים ומבוצעים באמצעות כלים נפוצים13,14. השתמשנו באזורי מוח מרובים עבור מבחני תעתיק15 ופיתחנו הליך מעשי ומהיר לניתוח אזורי מוח של עכברים בעלי עניין באופן שלב אחר שלב תוך זמן קצר. לאחר הניתוח, דגימות אלה ניתן לאחסן מיד בתנאים קרים כדי לשמר את חומצות הגרעין והחלבונים של רקמות אלה. הגישה שלנו יכולה להתבצע מהר יותר מה שמוביל ליעילות גבוהה ומאפשר פחות סיכויים להידרדרות רקמות. זה בסופו של דבר, מגדיל את הסיכויים של יצירת ניסויים באיכות גבוהה, לשכפל באמצעות רקמות המוח.
נהלי הטיפול והניסויים בבעלי חיים נערכו בהתאם להנחיות האירופיות, הלאומיות והמוסדיות לטיפול בבעלי חיים. כל הניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) במרכז לחקר בריאות הסביבה של צבא ארה"ב, כיום מכון המחקר הצבאי וולטר ריד (WRAIR) ובוצעו במתקן שהוסמך על ידי האגודה להערכה והסמכה של טיפול בחיות מעבדה בינלאומי (AAALAC).
הערה: ההליך יבוצע על עכברים זכרים בני שישה עד שמונה שבועות מזן C57BL/6j שהומתו על ידי נקע צוואר הרחם16. במעבדה שלנו לא מבוצעים זליפים, אך ניתן לשנות פרוטוקול זה לפיו ניתן לבצע זליגות לפינוי דם מכלי הדם. כל האספקה הנדרשת לנתיחה מפורטת בטבלת החומרים. הדיסקציה מחולקת לשלושה מרכיבים, כולל הסרת המוח, הסרת בלוטת יותרת המוח וכריתת המוח. הכוונה של איסוף רקמות המוח היא לעבד אותם לבדיקות תעתיק לאחר מיצוי RNA. ברגע שאזור המוח מנותח, אנו מעבירים מיד כל אחד מאזורי המוח לבקבוקון מקפיא שכבר מסומן ואז מאחסנים את הבקבוקון בחנקן נוזלי או -80 מעלות צלזיוס.
הערה: ידע מעמיק בנוירואנטומיה חיוני לביצוע הליך זה. יש ללמוד וללמוד קטעים אופקיים ואורכיים, כמו גם את הקטעים הרוחביים הרגילים. מאז רקמת המוח מתפרק מהר מאוד, אין זמן להתייעץ עם אטלס בעת ביצוע הליך זה.
1. הסרת מוח עכבר
2. כריתה של יותרת המוח הקדמית והאחורית
הערה: בלוטות יותרת המוח מכוסות בקרום דמוי אוהל קשיח מאוד, עם רכס העובר לרוחב בין העצבים הטריגמינליים השמאלי והימני. מבנים אלה רכים ועדינים במיוחד, וככאלה, מומלץ לנתח את האונות האחוריות והקדמיות של בלוטות יותרת המוח בנפרד בשלבים, באתרם, ישירות מהגולגולת. מיד לאחר דיסקציה, העבר את בלוטת יותרת המוח המתאימה לבקבוקון מסומן מראש ואחסן את הבקבוקון בחנקן נוזלי רצוי אחרת -80 מעלות צלזיוס. בלוטת יותרת המוח נחה בדיוק על צומת העצמות העורפיות והבסיספנואידים; אם הם מתגמשים, ארכיטקטורת יותרת המוח מופרעת.
3. דיסקציה של מוח עכבר
הערה: מיד לאחר הסרת המוח ויותרת המוח, מתבצעת דיסקציה נוספת על גוש נירוסטה מקורר מראש (איור 3). לאחר הדיסקציה, העבירו את אזורי המוח לבקבוקונים מסומנים מראש והעבירו את הבקבוקונים עדיף לחנקן נוזלי אחרת -80 מעלות צלזיוס. מבנים המיוצרים בשיטה מלמעלה למטה (בסדר כרונולוגי) עשויים לכלול את הדברים הבאים: המוח הקטן (CB), גזע המוח/המוח האחורי (pons and medulla oblongata) (HB), נורות חוש הריח (OB) כנורות חוש הריח, קליפת המוח הקדם-מצחית האמצעית (MPFC), קליפת המוח הקדם-מצחית הלטרלית (FCX), סטריאטום קורפוס קדמי ואחורי (ST), סטריאטום גחוני (VS) המורכב מגרעין האקומבנס (NAC) ופקעת חוש הריח (OT), מחיצה (SE), אזור קדם-אופטי, קליפת המוח הפיריפורמית (PFM), ההיפותלמוס (HY), אמיגדלה (AY), היפוקמפוס (HC), פיתול החגורה האחורי (CNG), קליפת המוח האנטורינלית (ERC), המוח האמצעי (MB) עם התלמוס ושאר קליפת המוח (ROC) (טבלה 1). אזורים ספציפיים יידונו לפי סדר הבידוד, עבודה עם חצי כדור אחד.
ההבנה שלנו לגבי מבנה המוח המורכב ותפקודו מתפתחת ומשתפרת במהירות. המוח מכיל מספר אזורים מובחנים, ובניית מפה מולקולרית יכולה לעזור לנו להבין טוב יותר כיצד המוח פועל. במאמר שיטה זה דנו בנתיחה של מוח העכבר למספר אזורים נפרדים (טבלה 1). בפרוטוקול זה, המבנים מזוהים על סמך ציוני הדרך הקרי?...
מוח היונקים הוא איבר מורכב המורכב ממערך של תאים נבדלים מבחינה מורפולוגית וייחודיים מבחינה תפקודית עם חתימות מולקולריות מגוונות ואזורים מרובים המבצעים פונקציות מיוחדות ובדידות. להליך הנתיחה המדווח כאן יכולות להיות מספר מטרות בהתאם לדרישות המעבדה. במעבדה שלנו הערכנו שעתוק באזורי מוח מרו...
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים לגב' סשמאליני סריניוואסן, למר סטיבן באטלר ולגב' פמלה ספלמן על הסיוע הניסיוני ולגב' דנה יוסף על עריכת כתב היד. התמיכה במימון של USAMRDC היא אסירת תודה. קרן ז'נבה תרמה לעבודה זו ונתמכה על ידי כספים ממנהל אזור המחקר הצבאי והתפעולי III באמצעות משרד המחקר של צבא ארה"ב.
כתב ויתור:
החומר נבדק על ידי מכון המחקר הצבאי על שם וולטר ריד. אין התנגדות להצגתו ו/או לפרסומו. הדעות או הקביעות הכלולות במסמך זה הן דעותיו הפרטיות של המחבר, ואין לפרשן כרשמיות, או כמשקפות דעות אמיתיות של מחלקת הצבא או משרד ההגנה. המחקר נערך תחת פרוטוקול מאושר לשימוש בבעלי חיים במתקן מוכר של AAALAC בהתאם לחוק רווחת בעלי חיים ולחוקים ותקנות פדרליים אחרים הנוגעים לבעלי חיים ולניסויים המערבים בעלי חיים ומצייתים לעקרונות המפורטים במדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה, הוצאת NRC, מהדורת 2011.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Brain Removal | |||
Deaver scissors | Roboz Surgical Store | RS-6762 | 5.5" straight sharp/sharp |
Deaver scissors | Roboz Surgical Store | RS-6763 | 5.5" curved sharp/sharp |
Delicate operating scissors | Roboz Surgical Store | RS-6703 | 4.75" curved sharp/sharp |
Delicate operating scissors | Roboz Surgical Store | RS-6702 | 4.75" straight sharp/sharp |
Light operating scissors | Roboz Surgical Store | RS-6753 | 5" curved Sharp/Sharp |
Micro spatula, radius and tapered flat ends | stainless steel mirror finish | ||
Operating scissors 6.5" | Roboz Surgical Store | RS-6846 | curved sharp/sharp |
Tissue forceps | Roboz Surgical Store | RS-8160 | 4.5” 1X2 teeth 2mm tip width |
Rongeur (optional) | Roboz Surgical Store | RS-8321 many styles to choose | Lempert Rongeur 6.5" 2X8mm |
Pituitary Dissection | |||
Scalpel handle | Roboz Surgical Store | RS-9843 | Scalpel Handle #3 Solid 4" |
and blades | Roboz Surgical Store | RS-9801-11 | Sterile Scalpel Blades:#11 Box 100 40mm |
Super fine forceps Inox | Roboz Surgical Store | RS-4955 | tip size 0.025 X 0.005 mm |
Brain Dissection | |||
A magnification visor | Penn Tool Col | 40-178-6 | 2.2x Outer and 3.3x Inner Lens Magnification, Rectangular Magnifier |
Dissection cold plate | Cellpath.com | JRI-0100-00A | Iceberg cold plate & base |
Graefe forceps, full curve extra delicate | Roboz Surgical Store | RS-5138 | 0.5 mm Tip 4” (10 cm) long |
Light operating scissors | Roboz Surgical Store | RS-6753 | 5" curved sharp/sharp |
Scalpel handle | Roboz Surgical Store | RS-9843 (repeated above) | Scalpel Handle #3 Solid 4" |
and blades (especially #11) | Roboz Surgical Store | RS-9801-11 (repeated above) | Sterile Scalpel Blades:#11 Box 100 40mm |
Spatula | Amazon | MS-SQRD9-4 | Double Ended Spatula Square AND Round End |
Tissue forceps | Roboz Surgical Store | RS-8160 (repeated above) | 4.5” 1X2 teeth |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved