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

Detta arbete har stötts av bidrag från Europeiska gemenskapen [FP7-personer-2011-IAPP projektet 285827 (EPIXCHANGE)].

Alla experimentella protokoll godkändes av universitetet i Ferrara etiska kommittén för djur experiment och det italienska hälsoministeriet. ANLÄNDER (djur forskning: rapportering i Vivo experiment11) riktlinjer har följts.
1. beredning av kvarts nålar
<ol><li>Rengör och sterilisera kvarts kapillärerna (se Tabell för material) genom att placera dem för 5 min i destillerat vatten, 5 min i etanol 99% och 5 min i dietyleter.</li>
	<li>Lämna k...

<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>

Tekniken som beskrivs i denna artikel uppfyller de behov som beskrivs i inledningen för att optimera microinjections som utförs för olika ändamål12. De nålar som beskrivs här minska skador till ett minimum, i huvudsak icke-detekterbar nivå. på variansen med glas nålar (som är benägna att böja), kvarts nålar är stelbenta och säkerställa en tillförlitlig träff av önskad hjärnregionen även i djupa koordinater. Dessutom garanterar sidan hålet leverans av lösnin...

Microinjections har använts under lång tid för leverans av farmakologiskt aktiva föreningar för att modulera neuronal aktivitet i specifika hjärnområden. Dessutom, har de använts för att injicera gifter nära särskilt neuronala populationer, att efterlikna neurodegenerativa händelser kännetecknar vissa sjukdomar, till exempel 6-hydroxi-dopamin i nigrostriatala dopaminsystemet att efterlikna Parkinsons sjukdom 1 , 2 eller den immunotoxin 192 IgG saporin till lesion det kolinerga system3. Mer nyligen, Mikroskop förfaranden har använts för att leverera virala vektorer eller celler grafter för gen eller cell terapi av experimentella hjärnans sjukdomar4,5.
Klassisk typ av nålar används i dessa studier är gjorda av rostfritt stål. Även lätt och praktisk att använda, stål nålar har ett antal problem6: de är relativt stora och kan orsaka vävnadsskada, med läckage av den blod - hjärnbarriären och aktivering av astrocyter; Dessutom kan de producera coring av hjärnvävnaden som får in nålen skapa ett hinder eller ens helt undvika flödet av den önska lösningen. Mer nyligen, Använd glas nålar beredda ad hoc- från kapillärerna har införts i7,8. Dessa orsakar inte betydande vävnad skada heller Astrocyten aktivering, men är relativt flexibla och kan böja när introducerade i djupa strukturer, minska riktigheten av lokalisering (observationer).
Det finns därför ett behov av att minska så mycket som möjligt skador (särskilt när du utför experiment för att läka skador) samtidigt öka noggrannheten och reproducerbarheten (dvs.säkerställa att alla lösning levereras och säkerställa korrekt lokalisering). Dessutom skulle det vara önskvärt att använda olika nål mönster för att säkerställa optimal fördelning av den injicerade lösningen i hjärnområden med olika geometrier. I den här artikeln beskriver vi ett protokoll för att förbereda och använda quartz nålar för microinjections i gnagare hjärnan. På grund av den höga smältpunkten, quartz kapillärer kan dras på en konventionell avdragare och därför inte har använts tidigare för att generera nålar. Kvarts, erbjuder dock vissa viktiga fördelar jämfört med glas, särskilt hög styvhet och bryta motstånd9. På grund av sin hårdhet passar quartz nålar perfekt för injektioner i ventrala hjärnregioner. På grund av sin höga motståndskraft mot brott kan de modelleras för att inkludera flera hål, få mönster som kan visa sig vara mest effektiva även när inriktning med komplexa geometrier10regioner i hjärnan.

<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 använts under lång tid för leverans av läkemedel eller toxiner inom specifika hjärnområden och, mer nyligen, de har använts för att leverera gen eller cell terapi produkter. Tyvärr, aktuella Mikroskop tekniker använder stål eller glas nålar som är suboptimal av flera skäl: i synnerhet stål nålar kan orsaka vävnadsskada och glas nålar kan böja när sänkte djupt in i hjärnan, saknas i målregionen. I den här artikeln beskriver vi ett protokoll för att förbereda och använda quartz nålar som kombinerar ett antal användbara funktioner. Dessa nålar producerar inte påvisbar vävnadsskada och som mycket styvt, säkerställa leveranssäkerhet i hjärnregionen önskad även när du använder djup koordinater. Dessutom är det möjligt att anpassa utformningen av nålen genom att göra flera hål av önskad diameter. Flera hål underlätta injektion av stora mängder lösning inom ett större område, stora hål underlätta injektion av celler. Dessutom, kan dessa kvarts nålar rengöras och återanvändas, så att förfarandet blir kostnadseffektiv.

Vi jämförde skada inducerad av direkta Mikroskop i råtta dorsala hippocampus och striatum kvarts Barr (60 µM yttre diameter spets, en 20 µM diameter sida hål, typ C, figur 1) jämfört med två klassiker, 26 G trubbiga änden och 30 G avfasning edge rostfria nålar. I detta syfte vi injiceras 2 µL av aCSF i höger och vänster dorsala hippocampus och striatum med respektive kvartar och stål nålen och, 48 h efter injektion, vi utvärderat vävnadsskad...

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

Här beskriver vi ett protokoll för Mikroskop i gnagare hjärnan som använder quartz nålar. Dessa nålar inte producera detekterbara vävnadsskada och säkerställa tillförlitlig leverans även i djupa regioner. Dessutom, de kan anpassas till behov av forskning av personlig design och kan återanvändas.

Personlig nålar för Microinjections i gnagare hjärnan

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

Samtidig fMRI och elektrofysiologi hos gnagare 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

Inriktning av Deep Brain Strukturer med Microinjections för leverans av läkemedel, virala vektorer eller Transplantation Cell

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 visuell beskrivning av dissektion av cerebral Surface kärlsystemet och associerade hjärnhinnor och koroidea Plexus från råtthjärna

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

Växande neurala stamceller från konventionella och icke-konventionella Regioner av vuxen Gnagare 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 gnagare centrala nervsystemet

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

Inspelning synaptisk plasticitet i akut Hippocampus skivor underhålls i en små volymer återvinning - Perfusion- och nedsänkning-typ kammaresystem

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

Utvärdering av synaps densitet i hippocampus gnagare hjärnan skivor

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-inducerad Neurotrauma på trycksatt gnagare mellersta cerebrala artärer

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

Translationell hjärnavbildning vid University of Rochester Medical Center: bevara sinnet genom personlig hjärnavbildning

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

Använda Near-infraröd Fluorescence och hög upplöst skanning för att mäta protein uttryck i gnagare 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 ...