神经元|【Nature子刊】“恶棍”基因或成为操纵中间能神经元的有力工具
大规模的转录组学证据表明在大脑中表达特定神经元类型表达的基因与神经精神疾病高度相关 。 目前大多数研究是基于特定神经元类型进行神经环路或分子靶点研究的 ， 然而病毒载体工具几乎感染所有的细胞 ， 并不存在特异性 。
近年来相继开发出了兴奋性神经元（CaMKIIα）、抑制性神经元（Hvgat）、星形胶质细胞、小胶质细胞、多巴胺神经元（Slc6a3）特异性启动子的病毒工具 ， 实现特定类型神经元的操纵 。
另外一种更具有特异性的方法就是借助病毒载体在cre工具小鼠上实现激活或抑制某种神经元活性 ， 敲除或过表达特定神经元上的基因 。
但是不能忽略的一点就是 ， 由于技术的限制， 目前无法大量构建cre-loxp系统的大鼠或非人类灵长类动物 。 此外 ， 目前尚无高特异性标记中间能神经元的病毒载体 。
2020年8月17日麻省剑桥博德研究所Jordane Dimidschstein 研究团队在Nature Neuroscience杂志上发表文章 ， 开发了一种可特异性标记不同类型的中间能神经元的病毒载体工具 ， 并适用于大鼠、猕猴、人类中 ， 前景可期 。
【神经元|【Nature子刊】“恶棍”基因或成为操纵中间能神经元的有力工具】Scn1a基因编码钠离子通道蛋白Nav1.1 ， 表达在小清蛋白能神经元(PV)、血管肠肽能神经元(VIP)、皮层第5层神经元上等中间能神经元上 。 scn1a基因突变可引起婴儿严重肌阵挛性癫痫（Dravet综合征） 。
然而这种恶棍基因Scn1a具有可能作为中间能神经元启动子的潜能 ， 首先它的基因间和内含子区域最接近转录起始位点 ， 有助于基因表达 。 其次 ， 通过高通量测序发现以Scn1a为细胞核标记物 ， 可筛选出四类中间能神经元 。 最后 ， Scn1a基因序列在哺乳动物中具有高度保守性 。
研究人员选择10个Scn1a基因最接近转录起始位点的不同序列 ， 分别命名为E1-E10.将这些序列分别包裹在AAV载体中 ， 构建rAAV-E[x]-dTomato ， 其中X代表数字1到10.
在这10种病毒工具中 ， 只有rAAV-E5标记中间能神经元的效果较差 。 rAAV-E2可标记90%以上的PV能神经元 ， rAAV-E6可特异性标记VIP能神经元 ， 而rAAV-E5可特异性标记皮层第5层锥体神经元 。 这就表明Scn1a的不同增强子序列可标记不同功能、不同发育起源的非重叠的中间能神经元 ， 具有高度特异性 。
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为进一步验证上述启动子的特异性 ， 他们将rAAV-E2注射到小鼠的皮层后可标记约93%的PV能神经元 ， 包括吊灯样中间能神经元和蓝状中间神经元 。 此外该病毒工具的更喜欢表达在初级视觉皮层、扣带皮层、黑质网状核、前额叶皮层、海马CA1区 。 而且利用该病毒工具进行化学遗传学或光遗传学操纵PV能神经元 ， 也可以监测PV能神经元活动 ， 符合一个优质病毒载体工具该有的“全能”特性 ， 满足不同实验场景的应用 。
更不可思议的是 ， 研究人员居然开发了猕猴和人类的rAAV-E2病毒工具 ， 并且灵敏度在90% 。 此外 ， 该系列的病毒工具由于启动子序列的不同 ， 在不同的脑区表达也会不同 。 因此需要根据研究的脑区 ， 选择不同序列的病毒 。 这就表明rAAV-E2可实现在不同的哺乳类动物中（小鼠、猕猴和人类）中高效表达PV能神经元 。
总的来说 ， 本文开发了新一代特异性标记中间能神经元的病毒工具 ， 应用于特定神经环路的调控 ， 极大的促进神经科学领域的发展 。
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