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

Dit werk heeft gesteund door een subsidie van de Europese Gemeenschap [KP7-mensen-2011-IAPP project 285827 (EPIXCHANGE)].

Alle experimentele protocollen werden goedgekeurd door de ethische commissie van de Universiteit van Ferrara voor dier experimenten en door het Italiaanse ministerie van gezondheid. Het aankomen (dier onderzoek: rapportage In Vivo experimenten11) richtsnoeren zijn gevolgd.
1. bereiding van Quartz naalden
<ol><li>Reinigen en steriliseren van de haarvaten van de kwarts (Zie Tabel van materialen) door ze te plaatsen voor 5 minuten in gedistilleerd water,...

<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>

De techniek die in dit artikel beschreven voldoet aan de behoeften die worden beschreven in de Introductie voor het optimaliseren van de microinjections die worden uitgevoerd voor verschillende doeleinden12. De hier beschreven naalden vermindering van de schade tot een minimum, in wezen niet-detecteerbare niveau; variantie met glas naalden (die gevoelig zijn voor buigen), kwarts naalden zijn rigide en zorgen voor een betrouwbare hit van de gewenste hersenen regio zelfs in diepe co...

Microinjections zijn gebruikt voor een lange tijd voor de levering van farmacologisch werkzame stoffen te moduleren Neuronale activiteit in specifieke hersengebieden. Bovendien zijn ze gebruikt om het injecteren van giftige stoffen in de buurt van bepaalde neuronale populaties, na te bootsen neurodegeneratieve gebeurtenissen kenmerkend zijn voor bepaalde ziekten, bijvoorbeeld 6-hydroxy-dopamine in het nigrostriatal dopamine systeem om na te bootsen van Parkinson 1 , 2 - of de immunotoxin 192 IgG saporin aan laesie de cholinerge systeem3. Meer recentelijk, microinjection procedures zijn gebruikt om het leveren van virale vectoren of cellen protheses voor gen of cel therapie van experimentele hersenen stoornissen4,5.
Het klassieke soort naalden werkzaam in deze studies is gemaakt van roestvrij staal. Hoewel eenvoudig en praktisch in gebruik, stalen naalden hebben een aantal problemen6: ze zijn relatief groot en weefselbeschadiging, kan veroorzaken bij lekkage van de bloed - hersenbarrière en activering van astrocyten; Bovendien kunnen ze produceren boorkern van hersenweefsel dat in de naald creëren van obstakel of zelfs volledig vermijden van stroom van de gewenste oplossing brengt. Recenter, gebruik glas naalden bereid ad hoc van haarvaten bijgekomen in7,8. Deze veroorzaken geen significante weefsel schade noch Astrocyt activering, maar zijn betrekkelijk flexibel en kunnen buigen Wanneer geïntroduceerd in diepe structuren, vermindering van de nauwkeurigheid van lokalisatie (persoonlijke opmerkingen te maken).
Er is dus een noodzaak om zoveel mogelijk schade verminderen (met name bij het uitvoeren van experimenten om te genezen van schade) terwijl het verhogen van de nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid (dat wil zeggen, ervoor zorgen dat alle oplossing wordt geleverd en zorgen voor juiste lokalisatie). Bovendien zou het wenselijk zijn om verschillende naald ontwerpen gebruiken om de optimale verdeling van de geïnjecteerde oplossing in hersengebieden met uiteenlopende geometrieën. In dit artikel beschrijven we een protocol voor te bereiden en kwarts naalden gebruiken voor microinjections in de knaagdier hersenen. Als gevolg van het hoge smeltpunt, kwarts haarvaten kunnen niet worden getrokken op een conventionele trekker en daarom niet zijn gebruikt in het verleden voor het genereren van naalden. Kwarts, biedt echter een aantal belangrijke voordelen ten opzichte van glas, in het bijzonder hoge stijfheid en breken weerstand9. Vanwege de stijfheid, kwarts naalden zijn bij uitstek geschikt voor injecties in de ventrale hersengebieden. Vanwege hun hoge weerstand tegen breuk kunnen zij worden gemodelleerd tot meerdere gaten, verkrijgen van ontwerpen die zelfs bij het uitstippelen van hersengebieden met complexe geometrieën10meest effectieve kunnen blijken.

<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 zijn gebruikt voor een lange tijd voor de levering van medicijnen of gifstoffen binnen specifieke hersengebieden en, meer recent, zij zijn gebruikt om gen of cel therapie producten te leveren. Helaas, de huidige microinjection technieken gebruik staal of glas naalden die suboptimaal om meerdere redenen zijn: met name stalen naalden weefselschade kunnen veroorzaken, en glas naalden kunnen buigen wanneer verlaagd diep in de hersenen, ontbreekt de doel-regio. In dit artikel beschrijven we een protocol voor te bereiden en gebruiken van kwarts naalden die een aantal handige functies combineren. Deze naalden produceren geen detecteerbare weefselschade en wordt zeer rigide, zorgen voor betrouwbare levering in de gewenste hersenen regio zelfs bij het gebruik van diepe coördinaten. Bovendien is het mogelijk het ontwerp van de naald iets persoonlijker maken door het maken van meerdere gaten van de gewenste diameter. Meerdere gaten vergemakkelijken de injectie van grote hoeveelheden van de oplossing binnen een groter gebied, overwegende dat grote gaten de injectie van cellen vergemakkelijken. Daarnaast kunnen deze quartz naalden worden gereinigd en hergebruikt, zodanig dat de procedure kosteneffectieve wordt.

Wij vergeleken beschadigd is door directe microinjection in de rat dorsale hippocampus en striatum met behulp van een kwarts-naald in vergelijking met twee classic, 26 G botte uiteinde en 30 G schuine rand (tip van de uitwendige diameter van 60 µM; een 20 µM diameter kant gat type C, Figuur 1) roestvrij stalen naalden. Voor dit doel, we ingespoten 2 µL van aCSF in het recht en dorsale hippocampus en striatum met respectievelijk de quartz en de stalen naald...

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

Hier beschrijven we een protocol voor microinjection in de knaagdier hersenen die gebruikmaakt van kwarts naalden. Deze naalden niet produceren detecteerbare weefselschade en zorgen voor betrouwbare levering zelfs in diepe regio's. Bovendien, zij kunnen worden aangepast aan de behoefte aan onderzoek door gepersonaliseerde designs en opnieuw kunnen worden gebruikt.

Gepersonaliseerde naalden voor Microinjections in de hersenen knaagdier

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

Gelijktijdig fMRI en elektrofysiologie bij knaagdieren 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

Targeting van Deep Brain Structuren met micro-injecties voor de levering van drugs, virale vectoren, of Cell Transplantaties

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

Een visuele beschrijving van de dissectie van de Cerebral Surface vaatstelsel en de geassocieerde hersenvliezen en het Choroid Plexus van Rat Brain

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

Groeiende neurale stamcellen uit Conventionele en Niet-conventionele Regio&#39;s van de Adult knaagdierhersenen

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 optogenetische Stimulatie van de knaagdieren centrale zenuwstelsel

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

Synaptische plasticiteit opnemen in Acute Hippocampal plakjes onderhouden in een kleine volumes Recycling-, perfusie-, en onderdompeling-type kamer systeem

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

Evaluatie van SYNAPS dichtheid in Hippocampal knaagdier hersenen plakjes

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

Gevolgen van Blast-geïnduceerde Neurotrauma voor hydrofoor knaagdier midden cerebrale bloedvaten

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

Translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester Medical Center: behoud van de geest door gepersonaliseerde hersenen mapping

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

Het gebruiken van dichtbijgelegen-infrarode fluorescentie en hoge resolutie het scannen om eiwituitdrukking in de knaagdieren hersenen te meten

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 ...