Eine Maus zur fakultativen Markierung einzelner Neurone

Eine der größten Aufgaben der modernen Neurowissenschaften ist es neuronale Aktivität auf der Ebene von lokalen Netzwerken zu verstehen. Dazu ist es einerseits notwendig Neurone im lebenden Tier während sensorischer Stimulation oder eines Verhaltenstest zu beschreiben. Andererseits sind die aussagekräftigsten Methoden um die Konnektivität von Neuronen zu analysieren auf das Hirnschnittpräparat beschränkt. In diesem Antrag beschreibe ich eine Strategie für eine transgene Maus, die es ermöglichen kann einzelne Neurone detailliert in vivo als auch im Hirnschnitt untersuchen zu können. Wesentliches Element dabei ist die Expression von photoaktivierbaren/photoschaltbaren fluoreszenten Proteinen in Neuronen um einzelne lebende Zellen zu markieren. Somit wird es möglich sein die gleichen Neurone sowohl in vivo und anschliessend auch in vitro zu untersuchen. Besondere Aufmerksamkeit muss dabei auf die Auswahl des fluoreszenten Proteins gelegt werden um einerseits kompatibel mit Kalziumindikatoren zu sein und andererseits ein gutes Signal/Rauschverhältnis zu bieten. Eine solche transgene Maus könnte ein entscheidendes Mittel sein um Fragen zur Konnektivität von Neuronen zu beantworten, die eine während der Gedächtnisbildung co-aktiv sind.

Eine der größten Aufgaben der modernen Neurowissenschaften ist es neuronale Aktivität auf der Ebene von lokalen Netzwerken zu verstehen. Dazu ist es einerseits notwendig Neurone im lebenden Tier während sensorischer Stimulation oder eines Verhaltenstest zu beschreiben. Andererseits sind die aussagekräftigsten Methoden um beispielsweise die Konnektivität von Neuronen zu analysieren auf das Hirnschnittpräparat beschränkt. Das bedeutet, dass es in der Zukunft notwendig sein wird mehrere Arten der Analyse auf die gleichen, funktionell identifizierten Neurone anwenden zu können. In dem vom FWF geförderten Projekt wurde eine Strategie zur Herstellung transgener Mauslinien implementiert, die es ermöglicht einzelne Neurone detailliert in vivo als auch im Hirnschnitt untersuchen zu können. Wesentliches Element dabei ist die Expression von photoaktivierbaren/photoschaltbaren fluoreszenten Proteinen in Neuronen um einzelne lebende Zellen zu markieren. Somit ist es nun möglich die gleichen Neurone sowohl in vivo und anschliessend auch in vitro zu untersuchen. Besondere Aufmerksamkeit wurde dabei auf die Auswahl des fluoreszenten Proteins gelegt werden um einerseits kompatibel mit Kalziumindikatoren zu sein und andererseits ein gutes Signal/Rauschverhältnis zu bieten. Insgesamt wurden mehrere Mauslinien generiert, die photoaktivierbare Proteine in konstitutiver oder konditioneller Form in Neuronen exprimieren und deren Verwendbarkeit für relevante experimentellen Ansätze gezeigt werden konnte. Diese neuartigen Mauslinien werden nun in der Zukunft die Kombination von mehreren Analyseformen von den gleichen, photomarkierten Zellen entscheidend vereinfachen. Da die photoaktivierbaren Proteine in den Mauslinien auch in nicht-neuronalen Zellen exprimiert werden ergeben sich vielfältige Anwendungen auch in weiteren Feldern der Biomedizin, wo es von Interesse ist einzelne, lebende Zellen zu markieren und zu analysieren.