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

Quest'opera è stata sostenuta da una sovvenzione della Comunità europea [progetto FP7-persone-2011-IAPP 285827 (EPIXCHANGE)].

Tutti i protocolli sperimentali sono stati approvati dal comitato etico di Ateneo per la sperimentazione animale e dal Ministero della salute. All'arrivo (Animal Research: Reporting In Vivo esperimenti11) sono state seguite le linee guida.
1. preparazione degli aghi di quarzo
<ol><li>Pulire e sterilizzare i capillari di quarzo (Vedi Tabella materiali) inserendoli per 5 min in acqua distillata, 5 min in etanolo al 99% e 5 min in etere etilico.</li>
	<l...

<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>

La tecnica descritta in questo articolo soddisfa le esigenze descritte nell' Introduzione per l'ottimizzazione di microiniezioni che vengono eseguite per vari scopi12. Gli aghi descritti qui riducono i danni a un livello minimo, essenzialmente non rilevabili; alla varianza con aghi di vetro (che sono inclini a piegare), quarzo aghi sono rigidi e garantiscono un successo affidabile della regione cerebrale desiderata anche in profonde coordinate. Inoltre, il foro laterale assicura l...

Microiniezioni sono stati utilizzati per un lungo tempo per la consegna di composti farmacologicamente attivi di modulare l'attività neuronale in specifiche aree cerebrali. Inoltre, sono stati utilizzati per iniettare tossine vicino particolare popolazioni neuronali, per simulare eventi neurodegenerative caratteristici di alcune malattie, ad esempio 6-idrossi-dopamina nel sistema nigrostriatal della dopamina per imitare la malattia del Parkinson 1 , 2 o l'immunotossina 192 IgG saporin ha a lesione del sistema colinergico3. Più recentemente, procedure di microiniezione sono state utilizzate per trasportare gli innesti vettori o cellule virali per la terapia genica o delle cellule di cervello sperimentale disturbi4,5.
Il tipo classico di aghi impiegati in questi studi è fatto di acciaio inossidabile. Anche se facile e pratico da usare, aghi in acciaio hanno un numero di problemi6: essi sono relativamente grandi e può causare danni ai tessuti, con perdita della barriera sangue - cervello e attivazione degli astrociti; Inoltre, possono produrre carotaggio del tessuto cerebrale che ottiene nell'ago creando un ostacolo o persino completamente evitando il flusso della soluzione desiderata. Più recentemente, aghi di vetro preparati ad hoc dai vasi capillari sono stati introdotti in usano7,8. Questi non causano l'attivazione di danni né Astrocita significativa del tessuto, ma sono relativamente flessibili e possono piegarsi quando introdotto in strutture profonde, riducendo la precisione della localizzazione (osservazioni personali).
Esiste quindi la necessità di ridurre quanto più possibili danni (soprattutto durante gli esperimenti per curare i danni), aumentando la precisione e la riproducibilità (cioè, garantire che tutta la soluzione viene consegnata e garantire la corretta localizzazione). Inoltre, sarebbe auspicabile utilizzare disegni differenti dell'ago per assicurare una distribuzione ottimale della soluzione iniettata nelle aree del cervello con geometrie variabili. In questo articolo, descriviamo un protocollo per preparare e utilizzare il quarzo aghi per microiniezioni nel cervello del roditore. Dovuto l'alto punto di fusione, quarzo capillari non possono essere tirati su un estrattore convenzionale e pertanto, non sono stati utilizzati in passato per generare gli aghi. Quarzo, tuttavia, offre alcuni importanti vantaggi rispetto a vetro, in particolare ad alta rigidità e rottura resistenza9. A causa della loro rigidità, aghi di quarzo sono ideali per iniezioni nelle regioni ventrali del cervello. A causa della loro elevata resistenza alla rottura può essere modellate per includere più fori, ottenendo disegni che possono rivelarsi più efficaci anche quando la destinazione di regioni del cervello con geometrie complesse10.

<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

Microiniezioni sono stati utilizzati per un lungo tempo per la consegna di farmaci o tossine all'interno di specifiche aree cerebrali e, più recentemente, sono stati utilizzati per fornire prodotti di terapia genica o cellulare. Purtroppo, le attuali tecniche di microiniezione utilizzano aghi in acciaio o vetro che sono non ottimali per molteplici ragioni: in particolare, aghi d'acciaio possono causare danni ai tessuti, e aghi di vetro possono piegarsi quando abbassato profondamente nel cervello, mancante della regione di destinazione. In questo articolo, descriviamo un protocollo per preparare e utilizzare aghi di quarzo che combinano una serie di funzioni utili. Questi aghi non producono danni rilevabili del tessuto e, essendo molto rigida, garantire la consegna affidabile nella regione del cervello desiderata anche quando si utilizza coordinate profonde. Inoltre, è possibile personalizzare il design dell'ago facendo più fori del diametro desiderato. Più fori di facilitano l'iniezione di grandi quantità di soluzione all'interno di un'area più ampia, mentre grandi fori facilitano l'iniezione delle cellule. Inoltre, questi aghi di quarzo possono essere puliti e riutilizzati, tale che la procedura diventa conveniente.

Abbiamo confrontato il danno indotto da microiniezione diretta nell'ippocampo dorsale del ratto e striato utilizzando un ago di quarzo (punta di diametro esterno 60 µM; foro laterale di uno 20 µM diametro; tipo C, Figura 1) rispetto ai due classici, estremità smussata 26 G e bordo smussato 30 G aghi in acciaio inox. A questo scopo, abbiamo iniettato 2 µ l di aCSF in destra e sinistra ippocampo dorsale e corpo striato utilizzando rispettivamente il quarzo ...

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

Descriviamo qui un protocollo per il microinjection nel cervello del roditore che utilizza aghi di quarzo. Questi aghi non producono danni rilevabili del tessuto e garantire la consegna affidabile anche in regioni profonde. Inoltre, può essere adattati alle esigenze di ricerca di disegni personalizzati e può essere riutilizzati.

Personalizzato aghi per microiniezioni nel cervello del roditore

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

FMRI simultanea ed Elettrofisiologia nel cervello roditori

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

Ricerca

Neuroscienze

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

Targeting di strutture cerebrali profonde con microiniezioni di consegna dei farmaci, vettori virali, o trapianti di cellule

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

Una descrizione visiva della dissezione del sistema vascolare di superficie cerebrale e Meningi associate, e del plesso coroide da cervello di ratto

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

Crescere cellule staminali neurali da Regioni convenzionali e non convenzionali del cervello adulto Roditore

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 stimolazione del sistema nervoso centrale Roditore

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

Registrazione di plasticità sinaptica in fettine ippocampali Acute mantenuti in un piccolo volume riciclaggio - aspersione- e sistema di immersione-tipo camera

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

Valutazione di densità di sinapsi nelle fette Hippocampal del cervello del roditore

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

Effetti del Neurotrauma indotta da Blast il roditore pressurizzato Middle arterie cerebrali

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

Mappatura del cervello traslazionale presso il centro medico dell'Università di Rochester: Preservare la mente attraverso la mappatura del cervello personalizzata

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

Utilizzo della fluorescenza Near-Infrared e scansione ad alta risoluzione per misurare l'espressione proteica nel cervello del roditore

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 ...