Name: personalized needles for microinjections in the rodent brain
Uploaded: 2018-01-24T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Personalized Needles for Microinjections in the Rodent Brain at JoVE.com

Dette arbejde er blevet støttet af en bevilling fra Det Europæiske Fællesskab [RP7-folk-2011-IAPP projekt 285827 (EPIXCHANGE)].

Alle eksperimentelle protokoller blev godkendt af universitetet i Ferrara etiske komité for animalsk eksperimenter og det italienske sundhedsministerium. KOMMER (Animal forskning: rapportering i Vivo forsøg11) retningslinjer er blevet fulgt.
1. forberedelse af kvarts nåle
<ol><li>Rengøre og sterilisere kvarts kapillærer (Se Tabel af materialer) ved at placere dem i 5 min i destilleret vand, 5 min i ethanol 99% og 5 min i diethylether.</li>
	<li>F...

<ol>
	<li>Kirik, D., Rosenblad, C., Bj&#246;rklund, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+behavioral+and+neurodegenerative+changes+following+partial+lesions+of+the+nigrostriatal+dopamine+system+induced+by+intrastriatal+6-hydroxydopamine+in+the+rat.">Characterization of behavioral and neurodegenerative changes following partial lesions of the nigrostriatal dopamine system induced by intrastriatal 6-hydroxydopamine in the rat.</a> Exp Neurol. 152 (2), 259-277 (1998).</li><li>Paolone, G., Brugnoli, A., Arcuri, A., Mercatelli, D., Morari, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eltoprazine+prevents+levodopa-induced+dyskinesias+by+reducing+striatal+glutamate+and+direct+pathway+activity.">Eltoprazine prevents levodopa-induced dyskinesias by reducing striatal glutamate and direct pathway activity.</a> Mov Disord. 30 (13), 1728-1738 (2015).</li><li>Paolone, G., Lee, T. M., Sarter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+to+pay+attention:+attentional+performance+time-stamped+prefrontal+cholinergic+activation,+diurnality,+and+performance.">Time to pay attention: attentional performance time-stamped prefrontal cholinergic activation, diurnality, and performance.</a> J Neurosci. 32 (35), 12115-12128 (2012).</li><li>Shoichet, M. S., Winn, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+delivery+to+the+central+nervous+system.">Cell delivery to the central nervous system.</a> Adv Drug Deliv Rev. 42, 81-102 (2000).</li><li>Simonato, 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=Progress+in+gene+therapy+for+neurological+disorders.">Progress in gene therapy for neurological disorders.</a> Nature RevNeurol. 9, 277-291 (2013).</li><li>Bj&#246;rklund, H., Olson, L., Hahl, D., Schwarcz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short-and+Long-Term+Consequences+of+Intracranial+Injections+of+the+Excitotoxin,+Quinolinic+Acid,+as+Evidenced+by+GFA+Immunohistochemistry+of+Astrocytes.">Short-and Long-Term Consequences of Intracranial Injections of the Excitotoxin, Quinolinic Acid, as Evidenced by GFA Immunohistochemistry of Astrocytes.</a> Brain Res. 317, 267-277 (1986).</li><li>Paradiso, B., 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=Localized+delivery+of+fibroblast+growth+factor-2+and+brain-derived+neurotrophic+factor+reduces+spontaneous+seizures+in+an+epilepsy+model.">Localized delivery of fibroblast growth factor-2 and brain-derived neurotrophic factor reduces spontaneous seizures in an epilepsy model.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (17), 7191-7196 (2009).</li><li>Falcicchia, C., 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=Silencing+Status+Epilepticus-Induced+BDNF+Expression+with+Herpes+Simplex+Virus+Type-1+Based+Amplicon+Vectors.">Silencing Status Epilepticus-Induced BDNF Expression with Herpes Simplex Virus Type-1 Based Amplicon Vectors.</a> PLoS One. 11 (3), 1-17 (2016).</li><li>Munoz, J. L., Coles, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quartz+micropipettes+for+intracellular+voltage+microelectrodes+and+ion-selective+microelectrodes.">Quartz micropipettes for intracellular voltage microelectrodes and ion-selective microelectrodes.</a> J Neurosci Meth. 22 (1), 57-64 (1987).</li><li>Kilkenny, C., Browne, W., Cuthill, I. C., Emerson, M., Altman, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+research:+reporting+in+vivo+experiments:+the+ARRIVE+guidelines.">Animal research: reporting in vivo experiments: the ARRIVE guidelines.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 31, 991-993 (2011).</li><li>Torres, E. M., Trigano, M., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translation+of+cell+therapies+to+the+clinic:+characteristics+of+cell+suspensions+in+large-diameter+injection+cannulae.">Translation of cell therapies to the clinic: characteristics of cell suspensions in large-diameter injection cannulae.</a> Cell Transplant. 24, 737-749 (2015).</li></ol>

Den teknik, der er beskrevet i denne artikel opfylder de behov, der er skitseret i introduktionen til at optimere microinjections, der udføres til forskellige formål12. Nålene beskrevet her reducere skader til et minimum, hovedsagelig ikke-sporbare niveau; på varians med glas nåle, (der er tilbøjelige til at bøje), kvarts nåle er stive og sikre en pålidelig hit i regionen ønskede hjerne selv i dyb koordinater. Desuden sikrer side hul levering af løsningen selvom tip hul...

Microinjections har været brugt i lang tid for levering af farmakologisk aktive stoffer til at modulere neuronal aktivitet i specifikke hjernen områder. Desuden, har de været brugt til at injicere toksiner nær bestemt neuronal populationer, at efterligne neurodegenerative begivenheder karakteristisk for visse sygdomme, for eksempel 6-hydroxy-dopamin i nigrostriatal dopamin system til at efterligne Parkinsons sygdom 1 , 2 eller immunotoxin 192 IgG saporin til læsion kolinerge system3. For nylig, mikroinjektion procedurer har været brugt til at levere virale vektorer eller celler grafts for genet eller cellen terapi af eksperimentelle hjernen lidelser4,5.
Den klassiske type af nåle ansat i disse undersøgelser er lavet af rustfrit stål. Selv om let og praktisk at bruge, stål nåle har en række problemer6: de er forholdsvis store og kan forårsage vævsskader, med udsivning af blod - hjerne barrieren og aktivering af astrocytter; Derudover kan de producere coring af hjernevæv, der får ind nål skabe en hindring eller endda helt at undgå strømmen af den ønskede løsning. Mere nylig, glas nåle rede ad hoc- fra kapillærer er blevet indført i bruge7,8. Disse forårsage ikke betydelige væv skade eller astrocyte aktivering, men fleksible relativt og kan bøje da indført i dybe strukturer, at reducere nøjagtigheden af lokalisering (personlige observationer).
Der er derfor behov for at reducere så meget som muligt skader (især hvis du udfører eksperimenter for at helbrede skader) samtidig øge nøjagtigheden og reproducerbarhed (dvs.sikre, at alle løsning leveres og sikre korrekt lokalisering). Det ville desuden være ønskeligt at bruge forskellige nål designs til at sikre optimal fordeling af den injicerede løsning i hjernen områder med forskellige geometrier. I denne artikel vil beskrive vi en protokol for at forberede og bruge quartz nåle til microinjections i gnavere hjernen. På grund af den højt smeltepunkt, kvarts kapillærer kan ikke trækkes på en konventionel aftrækker og derfor har ikke været brugt i fortiden til at generere nåle. Kvarts, men tilbyder nogle vigtige fordele i forhold til glas, navnlig høj stivhed og break resistance9. På grund af deres stivhed, er kvarts nåle ideelt egnet til injektioner i ventrale hjerneregioner. På grund af deres høje modstandsdygtighed over for brud kan de modelleres til at omfatte flere huller, at opnå design, der kan vise sig mest effektive, selv når du målretter hjerneregioner med komplekse geometrier10.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Quartz capillaries</td>
			<td>Sutter Instruments, Novato, CA USA</td>
			<td>Q100-50-10</td>
			<td>Without filament</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Puller</td>
			<td>Sutter</td>
			<td>P2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette storage jar</td>
			<td>World Precision Instruments (WPI), Sarasota, FL, USA</td>
			<td>E210</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser microdissector</td>
			<td>Leica Microsystems, Wetzlar, Germany</td>
			<td>LMD6500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hamilton syringe</td>
			<td>Hamilton ILS Innovative Labor Systeme GmbH, St&#376;tzerbach, Germany</td>
			<td>19138-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microinfusion pump</td>
			<td>Univentor, Zejtun, Malta</td>
			<td>Model 864</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual microinjection pump kit</td>
			<td>WPI</td>
			<td>Item#: MMP-KIT</td>
			<td>Kit allowing for micropipettes to be securely mounted to the stereotactic frame</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Drill</td>
			<td>Proxxon</td>
			<td>28510 MicroMot 50/E</td>
			<td>Ball bearing drive shaft with variable speed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artficial Cerebral Spinal Fluid</td>
			<td>Tocris</td>
			<td>3525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles 26 G Blunt and 30 G Bevel</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>26 G Blunt: 19138-U 
			30 G Bevel: 20757</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microtome</td>
			<td>Leica, Germany</td>
			<td>LEICA RM212RT</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

personalized needles for microinjections in the rodent brain

Microinjections har været brugt i lang tid for levering af medicin eller giftstoffer inden for specifikke hjernen områder, og for nylig, de har været brugt til at levere genet eller cellen terapi produkter. Desværre, nuværende mikroinjektion teknikker bruger stål eller glas nåle, der er suboptimal af flere grunde: især stål nåle kan forårsage vævsskader, og glas nåle kan bøje når sænket dybt ind i hjernen, mangler målområde. I denne artikel vil beskrive vi en protokol for at forberede og bruge quartz nåle, der kombinerer en række nyttige funktioner. Disse nåle producerer ikke påviselige vævsskader, og bliver meget stiv, sikre en pålidelig levering i regionen ønskede hjerne selv når ved hjælp af dybe koordinater. Derudover er det muligt at tilpasse udformningen af nålen ved at lave flere huller i den ønskede diameter. Flere huller lette injektion af store mængder af løsning inden for et større område, store huller lette indsprøjtning af celler. Derudover kan disse kvarts nåle renses og genbruges, således at proceduren bliver omkostningseffektive.

Vi sammenlignede skader induceret af direkte mikroinjektion i rotte dorsale hippocampus og striatum ved hjælp af et quartz nål (60 µM udvendig diameter tip, en 20 µM diameter side hul, type C, figur 1) sammenlignet med to klassiske, 26 G stump ende og 30 G facet kant rustfrit stål nåle. Til dette formål, vi injiceres 2 µL af aCSF i højre og venstre dorsale hippocampus og striatum ved hjælp af henholdsvis kvarts og stål nål og, 48 timer efter injek...

Watch this Scientific Journal Video about Personalized Needles for Microinjections in the Rodent Brain at JoVE.com

Personalized Needles for Microinjections in the Rodent Brain

Vi beskriver her en protokol for mikroinjektion i gnavere hjernen, der anvender kvarts nåle. Disse nåle ikke producere påviselige vævsskader og sikre en pålidelig levering selv i dyb regioner. Desuden, de kan tilpasses til forskningsbehov ved personlig designs og kan genbruges.

Personlig nåle til Microinjections i gnavere hjernen

Microinjections have been used for a long time for the delivery of drugs or toxins within specific brain areas and, more recently, they have been used to ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in ...

Targeting of Deep Brain Structures with Microinjections for Delivery of Drugs, Viral Vectors, or Cell Transplants

Microinjections into the brain parenchyma are important procedures to deliver drugs, viral vectors or cell transplants.  The brain lesion that an ...

A Visual Description of the Dissection of the Cerebral Surface Vasculature and Associated Meninges and the Choroid Plexus from Rat Brain

En visuel beskrivelse af dissektion af cerebral Surface vaskulatur og associerede meninges og choroid plexus fra rottehjerne

This video presentation was created to show a method of harvesting the two most important highly vascular structures, not residing within the brain ...

Growing Neural Stem Cells from Conventional and Nonconventional Regions of the Adult Rodent Brain

Voksende neurale stamceller fra konventionelle og ikke-konventionelle regioner Adult gnaverhjerne

Recent work demonstrates that central nervous system (CNS) regeneration and tumorigenesis involves populations of stem cells (SCs) resident within the ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo optogenetic Stimulering af Rodent centralnervesystemet

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

Optagelse synaptisk plasticitet i akut hippocampus skiver vedligeholdes i en lille-volumen genanvendelse - Perfusion- og neddykning-type kammer System

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...

Evaluation of Synapse Density in Hippocampal Rodent Brain Slices

Evaluering af Synapse tæthed i hippocampus gnaver hjernen skiver

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is ...

Effects of Blast-induced Neurotrauma on Pressurized Rodent Middle Cerebral Arteries

Virkningerne af Blast-induceret Neurotrauma på trykisoleret gnaver midt cerebrale arterier

Though there have been studies on the histopathological and behavioral effects of blast exposure, fewer have been dedicated to blast&#39;s cerebral ...

Translational Brain Mapping at the University of Rochester Medical Center: Preserving the Mind Through Personalized Brain Mapping

Translationel hjerne kortlægning ved University of Rochester Medical Center: bevarelse af sindet gennem personlig hjerne kortlægning

The Translational Brain Mapping Program at the University of Rochester is an interdisciplinary effort that integrates cognitive science, neurophysiology, ...

Using Near-infrared Fluorescence and High-resolution Scanning to Measure Protein Expression in the Rodent Brain

Brug af Near-Infrared fluorescens og høj opløsning scanning til at måle protein Expression i gnaver hjernen

Neuroscience is the study of how cells in the brain mediate various functions. Measuring protein expression in neurons and glia is critical for the study ...