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 arbeidet har blitt støttet av et stipend fra det europeiske fellesskap [FP7-folk-2011-IAPP prosjekt 285827 (EPIXCHANGE)].

Alle eksperimentelle protokoller ble godkjent av universitetet av Ferrara etiske komiteen for dyr eksperimentering og italiensk Helsedepartementet. ANKOMME (dyr forskning: rapportering i Vivo eksperimenter11) retningslinjer er fulgt.
1. forberedelse av kvarts nåler
<ol><li>Rengjøres og steriliseres kvarts kapillærene (se Tabell for materiale) ved å plassere dem for 5 min med destillert vann, 5 min i etanol 99% og 5 minutter i diethyl-Eter.</li>
	<...

<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>

Teknikken er beskrevet i denne artikkelen oppfyller behovene i innføring for å optimalisere microinjections som utføres for ulike formål12. Nålene beskrevet her redusere skadene til et minimum, i hovedsak ikke-detectable nivå; avvik med glass nåler (som er utsatt for bøye), kvarts nåler er stive og sikre en pålitelig rammet av ønsket hjernen regionen i dyp koordinater. Videre sikrer siden hullet levering av løsningen selv om tips hullet blir okkludert under innsetting ...

Microinjections har blitt brukt i lang tid for levering av farmakologisk aktive forbindelser for å modulere neuronal aktivitet i bestemte hjernen områder. Dessuten, har de blitt brukt til å injisere giftstoffer nær bestemt neuronal befolkninger, å etterligne nevrodegenerative hendelser karakteristisk for visse sykdommer, for eksempel 6-hydroxy-dopamin i nigrostriatal dopamin systemet å etterligne Parkinsons sykdom 1 , 2 eller immunotoxin 192 IgG saporin til lesjon cholinergic system3. Nylig har microinjection prosedyrer blitt brukt til å levere viral vektorer eller celler grafts for genet eller cellen terapi eksperimentell hjernen lidelser4,5.
Klassisk typen nåler i disse studiene er laget av rustfritt stål. Selv om enkel og praktisk å bruke, stål nåler har en rekke problemer6: de er relativt stor og kan skade vev, lekkasje av blod - hjerne barrieren og aktivering av astrocyttene; Videre kan de produserer prøvetaking av hjernevev som kommer inn nålen oppretter et hinder eller selv helt unngå flyten av ønsket løsningen. Flere nylig, glass nåler forberedt adhoc fra kapillærene er innført i bruk7,8. Dette gir betydelige vev skade eller astrocytter aktivisering, men er relativt fleksible og kan bøye når introdusert i dype strukturer, redusere nøyaktigheten av lokalisering (personlige observasjoner).
Det er derfor behov for å redusere så mye som mulig skade (særlig når utføre eksperimenter for å helbrede skaden) samtidig øke nøyaktigheten og reproduserbarhet (dvs., sikre at alle løsning leveres og sikre riktig lokalisering). Dessuten ville det være ønskelig å bruke ulike nålen design for å sikre optimal fordeling av injisert løsningen i hjernen områder med varierende geometri. I denne artikkelen beskriver vi en protokoll for å klargjøre og bruke quartz nåler for microinjections i gnager hjernen. Det høyt smeltepunktet, kvarts kapillærene ikke kan trekkes på en vanlig avtrekker og derfor ikke har vært brukt tidligere for å generere nåler. Kvarts, men tilbyr noen viktige fordeler over glass, spesielt høy stivhet og bryte motstand9. På grunn av deres stivhet, er kvarts nåler ideell for injeksjoner i ventrale hjernen regioner. På grunn av deres høy motstand mot brudd kan de modelleres for å inkludere flere hull, skaffe design som kan bli mest effektivt selv når målretting hjernen 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 vært brukt i lang tid for levering av narkotika eller giftstoffer i bestemte hjernen områder og, mer nylig de har blitt brukt til å levere genet eller cellen terapi produkter. Dessverre dagens microinjection teknikker bruke stål eller glass nåler som er suboptimal for flere grunner: spesielt stål nåler kan skade vev og glass nåler kan bøye når senket dypt inn i hjernen, mangler målregion. I denne artikkelen beskriver vi en protokoll for å klargjøre og bruke quartz nåler som kombinerer en rekke nyttige funksjoner. Nålene produserer ikke synlig vevsskade, og å være veldig stive, sikre pålitelige leveranser i ønsket hjernen regionen selv når bruker dyp koordinater. Videre er det mulig å tilpasse utformingen av nålen ved å lage flere hull av ønsket diameter. Flere hull lette injeksjon av store mengder løsning i et større område, mens store hull lette injeksjon av celler. I tillegg kan nålene kvarts rengjøres og brukes på nytt, slik at prosedyren blir kostnadseffektiv.

Vi sammenlignet skade forårsaket av direkte microinjection i rotte dorsal hippocampus og striatum bruker en kvarts nål (60 µM ytre diameter tips, en 20 µM diameter siden hull, type C, figur 1) sammenlignet med to classic, 26 G sløv slutten og 30 G skråkant kanten rustfritt stål nåler. Til dette målet, vi injisert 2 µL av aCSF til høyre og venstre dorsal hippocampus og striatum med henholdsvis av kvarts og stål nål og, 48 timer etter injeksjon, vi...

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

Her beskriver vi en protokoll for microinjection i gnager hjernen som bruker kvarts nåler. Nålene ikke produsere synlig vevsskade og sikre pålitelige leveranser selv i dyp regioner. Videre de kan tilpasses behov av personlig design og kan brukes på nytt.

Personlig pinner for Microinjections i gnager 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

A Visual Beskrivelse av Dissection av Cerebral Surface blodkar og Associated hjernehinnene og årehinnen plexus fra 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

Økende nevrale stamceller fra konvensjonelle og ikke-konvensjonelle Regions of Adult Rodent Brain

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 av gnagere sentralnervesystemet

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

Innspillingen synaptiske plastisitet i akutt hippocampus skiver vedlikeholdes i en liten volum resirkulering-, perfusjon og neddykking-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 av Synapse tetthet i hippocampus gnager 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

Effekter av Blast-indusert Biografiske filmer på trykksatt gnager midt Cerebral 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

Translational Brain Mapping ved University of Rochester Medical Center: bevare Mind gjennom personlig Brain 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

Bruke nær-infrarød fluorescens og høyoppløselig skanning å måle protein uttrykk i gnagere Brain

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 ...