1. 麻醉
1) 用麻药如戊巴比妥钠、水合氯醛或异氟烷/氧气混合气体将大鼠麻醉,麻醉程度适中(麻太深,动物容易死亡,若麻太浅,动物可能会在手术过程中清醒,影响实验,建议有条件最好用气体麻醉装置持续给药,手术效果最好,而且动物死亡率最小)
2. 固定
1) 打开冷光源提供照明,将已麻醉的大鼠固定在脑立体定位注射仪上(我公司采用目前国际上最先进的全自动电脑定位仪:Stoelting 51700/51500,并加配机器手,如图A。通过最新的电脑软件控制,配合高清晰的3D脑图谱,可实现自动的、精确的脑立体定位,并能充分克服人为因素给实验带来的误差);
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图1.我公司所用的全自动脑立体定位系统
2) 固定头颅:先将一侧耳棒轻轻插入外耳道,碰到骨性外耳道底后固定耳棒,继之同样插入固定另一耳棒,检查大鼠头部固定是否稳定,松斜,两侧耳棒刻度是否对称,轻移耳棒使两侧刻度一致头位完全居中,再次固定耳棒;
3) 固定上颌: 将大鼠的上门牙塞进上齿固定板的槽内,旋紧螺丝。从各方向推压动物头部,均不应出现移动。通过定位针的测量调节前后囟在同一矢状线上,并使前囟(Bregma)和后囟(Lambda)尽量处于同一水平面上,检查是否固定好的标准主要有三个:鼻对正中、头部不动、提尾不掉,如图B;
图2.实验动物(以大鼠为例)固定在立体定位仪上
3. 钻孔
1) 将大鼠头部的毛用宠物剃毛刀剃掉,然后用医用酒精和碘酒对头部反复消毒,防止感染;
2) 将眼药膏抹在动物眼睛上,保持眼睛湿润,防止动物眼睛由于长时间处于干涩状态而失明;
3) 用医用剪刀小心地剪开从两眼间到两耳根间的头皮,如图C;
图3.将从两眼间到两耳根间的头皮剪开,暴露颅骨
4) 用止血钳将开口撑大,用手术刀刮掉颅骨表面硬脑膜(Dura),用棉签擦掉血迹,此时可以清楚看到Bregma和Lambda点的位置,如图D;
图4.Bregma点和Lambda点的位置图
5) 利用定位仪,保证前囟(Bregma,X=0,Y=0,Z=0)和后囟(Lambda)处于同一水平面上(X、Z值相差皆小于0.1);
6) &脑内核团定位,根据脑图谱,确定待注射脑区的位置参数,包含离Bregma和Lambda点的距离以及核团深度,例如内侧前额叶皮层(medial Prefrontal Cortex, mPFC)的位置是:Bregma向后1.96mm, 中线往左或往右0.42mm,Bregma向下1.62mm;
7) 利用定位仪找到要注射病毒的位置,用Marker笔或定位针在颅骨上做好标记;
8) 小心地用颅骨转在注射位点处轻磨颅骨,将颅骨慢慢打薄,当颅骨出现裂缝的时候,用医用注射器的针头小心挑破,防止损伤,如果在此过程中有出血,可以用很小的医药棉球拉成长条形将血吸走,钻孔时一定要控制好,否则很容易在钻通颅骨后一不小心钻头进入脑组织,造成损伤
4. 病毒注射
1) 用PBS冲洗微量注射器(5μl规格)3-5次;
2) 先吸取1μl空气,再吸取1μl稀释好的病毒(方便病毒充分注射进脑),在空气中测试注射器是否通畅;
3) 将微量注射泵,微量注射器组装好,置于钻好的孔上方,针尖与颅骨平行(Z=0),微调注射器位置使之与之前钻孔时位置相同;
4) 根据定好的深度将注射针缓慢下降,如图E;
图5.将注射针下至待注射脑区进行病毒注射
5) 以0.05μl/min的速度注射病毒,待还剩0.5μl时停止注射;
6) 注射完毕后,将注射针停留在注射位置10min待病毒扩散,然后缓慢提针;
7) 用PBS清洗微量注射器5次备用;
8) 注意注射过程中若有出血立刻用棉签吸走,以免带出病毒
5. 缝合
1) 注射针完全拔出来后将头皮缝合;
2) 实验结束后,将大鼠放在温度合适(25℃左右)的地方(如恒温加热板)恢复,等大鼠清醒即可放回笼子中
6. 检测病毒的表达
1) 慢病毒在注射5-7天后,即可用免疫组织化学实验检测表达情况,然后可以进行行为学分析(AAV的表达至少需要2周左右的时间,如图F)
图6.AAV-DIO-ChR2-mCherry病毒在VGAT-Cre小鼠内侧前额叶皮层的表达(图来自于自我公司客户Science文章Ding Liuet al. Science346, 458 (2014); DOI: 10.1126/science.1256573)