Ekstracellulær matrix molekyler og genvarianter for hjernelidelser i læring og hukommelse
Formål
Grunnleggende innsikt i hvordan hjernen fungerer er avgjørende for å kunne avdekke mekanismer bak hjernesykdom. Utviklingen av genetiske- og molekylære verktøy sammen med avanserte målemetoder gjør at vi i dag kan studere kognitive prosesser på detaljnivå. Økt forståelse vil bidra til bedre og mer effektive behandlinger. Vil vi etablere grunnleggende kunnskap (Del 1) om nevrale mekanismer for læring og hukommelse i synssystemet og tilknyttede områder. Kunnskapen skal benyttes til å studere hvordan regulering av ekstracellulær matrix (Del 2) og genvarianter uttrykt i hjernelidelser (Del 3) påvirker læring og hukommelse. Vi har tidligere vist at spesialisert ekstracellulær matriks er viktig for lagring av minner og man vet at dysfunksjonell regulering av disse proteinene er forbundet med hjernesykdom. Man vet imidlertid svært lite om hvordan slik matriks reguleres i hjernen, noe som er nødvendig om man skal kunne avdekke potensielle mål for behandling. Kartlegging av genmateriale har potensial for utviklingen av målrettet behandling. Ved å bruke gen-redigeringsverktøy vil vi undersøke hvordan etablerte risikogener påvirker cellefunksjon og adferd. Monokulær deprivasjon er en sentral metode i del 1 og 2. Deprivasjon vil kombineres med manipulasjon av ekstracellulær matriks. I del 3 vil vi studere enkelte genvarianter som er oppdaget i komplekse mentale lidelser i lokale hjerneområder. Begrensningene tillater oss å studere aspekter av sykdomsbildet, samtidig som det hindrer utviklingen av en patologisk fenotype.
Skadevirkninger
En moderat belastningsgrad er satt fordi (de fleste) dyrene vil gjennomgå en operasjon ved eksperimentstart, og noen vil bære implantat og enkeltoppstalles gjennom eksperimentperioden. Et mindretall vil gjennomgå en periode med monokulær deprivasjon. De genetiske manipuleringene som skal studeres er milde og begrenses til et lite hjerneområde. Modifikasjonen vil ikke påvirke dyrenes allmenntilstand, men forventes å gi utslag i læringsoppgaver rettet mot spesifikke hjerneområder.
Forventet nytteverdi
Forståelsen av det visuelle system og tilknyttede områder vil være avgjørende for å forstå læring og hukommelse. Resultatene fra prosjektet vil gi innsikt i kognitive prosesser, og hvordan ulike gener og molekylære mekanismer påvirker disse prosessene.
Antall dyr og art
870 C57BL/6JRj mus.
3R
Konstruktene som benyttes til å påvirke genuttrykk testes in vitro, men studier av kompleks hjernefunksjon og hvordan ulike hjerneområder kommuniserer må gjøres in vivo. Vi samarbeider med teoretikere som modellerer hjernefunksjon; prediksjoner fra slike modeller kan føre til mer målrettede studier noe som vil redusere behovet for forsøksdyr. Optimalisering av metoder og eksperimenter gjøres for å øke velferd og utbytte per dyr. Vi vil bruke både hunn- og hannmus. Mange forskningsgrupper bruker kun hannmus som krever mer avl hos leverandør. Mus oppstalles i bur med beriket miljø. Vi benytter som oftest gassanestesi som sikrer raskere rekonvalesenstid. Alle dyr følges jevnlig opp etter operasjon og frem til avlivning. Konstruktene som brukes for å regulere genvariantene under dyreforsøkene blir først testet in vitro. Viruskonstruktene injiseres i voksne, villtype dyr istedenfor å avle muselinjer. Med vanlig avl må dyr med uønsket genotype forkastes. I tillegg vil mutasjonen begrenses til område der viruset injiseres, fremfor å være i alle celler og skape avsidesliggende effekter. Hjernen vil benyttes post mortem til videre analyser.
Grunnleggende innsikt i hvordan hjernen fungerer er avgjørende for å kunne avdekke mekanismer bak hjernesykdom. Utviklingen av genetiske- og molekylære verktøy sammen med avanserte målemetoder gjør at vi i dag kan studere kognitive prosesser på detaljnivå. Økt forståelse vil bidra til bedre og mer effektive behandlinger. Vil vi etablere grunnleggende kunnskap (Del 1) om nevrale mekanismer for læring og hukommelse i synssystemet og tilknyttede områder. Kunnskapen skal benyttes til å studere hvordan regulering av ekstracellulær matrix (Del 2) og genvarianter uttrykt i hjernelidelser (Del 3) påvirker læring og hukommelse. Vi har tidligere vist at spesialisert ekstracellulær matriks er viktig for lagring av minner og man vet at dysfunksjonell regulering av disse proteinene er forbundet med hjernesykdom. Man vet imidlertid svært lite om hvordan slik matriks reguleres i hjernen, noe som er nødvendig om man skal kunne avdekke potensielle mål for behandling. Kartlegging av genmateriale har potensial for utviklingen av målrettet behandling. Ved å bruke gen-redigeringsverktøy vil vi undersøke hvordan etablerte risikogener påvirker cellefunksjon og adferd. Monokulær deprivasjon er en sentral metode i del 1 og 2. Deprivasjon vil kombineres med manipulasjon av ekstracellulær matriks. I del 3 vil vi studere enkelte genvarianter som er oppdaget i komplekse mentale lidelser i lokale hjerneområder. Begrensningene tillater oss å studere aspekter av sykdomsbildet, samtidig som det hindrer utviklingen av en patologisk fenotype.
Skadevirkninger
En moderat belastningsgrad er satt fordi (de fleste) dyrene vil gjennomgå en operasjon ved eksperimentstart, og noen vil bære implantat og enkeltoppstalles gjennom eksperimentperioden. Et mindretall vil gjennomgå en periode med monokulær deprivasjon. De genetiske manipuleringene som skal studeres er milde og begrenses til et lite hjerneområde. Modifikasjonen vil ikke påvirke dyrenes allmenntilstand, men forventes å gi utslag i læringsoppgaver rettet mot spesifikke hjerneområder.
Forventet nytteverdi
Forståelsen av det visuelle system og tilknyttede områder vil være avgjørende for å forstå læring og hukommelse. Resultatene fra prosjektet vil gi innsikt i kognitive prosesser, og hvordan ulike gener og molekylære mekanismer påvirker disse prosessene.
Antall dyr og art
870 C57BL/6JRj mus.
3R
Konstruktene som benyttes til å påvirke genuttrykk testes in vitro, men studier av kompleks hjernefunksjon og hvordan ulike hjerneområder kommuniserer må gjøres in vivo. Vi samarbeider med teoretikere som modellerer hjernefunksjon; prediksjoner fra slike modeller kan føre til mer målrettede studier noe som vil redusere behovet for forsøksdyr. Optimalisering av metoder og eksperimenter gjøres for å øke velferd og utbytte per dyr. Vi vil bruke både hunn- og hannmus. Mange forskningsgrupper bruker kun hannmus som krever mer avl hos leverandør. Mus oppstalles i bur med beriket miljø. Vi benytter som oftest gassanestesi som sikrer raskere rekonvalesenstid. Alle dyr følges jevnlig opp etter operasjon og frem til avlivning. Konstruktene som brukes for å regulere genvariantene under dyreforsøkene blir først testet in vitro. Viruskonstruktene injiseres i voksne, villtype dyr istedenfor å avle muselinjer. Med vanlig avl må dyr med uønsket genotype forkastes. I tillegg vil mutasjonen begrenses til område der viruset injiseres, fremfor å være i alle celler og skape avsidesliggende effekter. Hjernen vil benyttes post mortem til videre analyser.