比rAAV2-retro更高效、更全能的逆向標(biāo)記血清型——新型rAAV11

時(shí)間：2023-09-13 熱度：423

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解剖神經(jīng)環(huán)路的結(jié)構(gòu)、功能以及治療腦部疾病的強(qiáng)大載體是允許有效逆行靶向投射神經(jīng)元的病毒示蹤劑，而最具潛力的候選者就是重組腺相關(guān)病毒（rAAV），它們的優(yōu)勢(shì)也很明顯，其中，毒性低、應(yīng)用廣泛，基因表達(dá)豐度高和宿主免疫反應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。目前，部分以衣殼蛋白為基礎(chǔ)的反向追蹤rAAV已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)腦神經(jīng)回路的分析與操縱，但是對(duì)于部分神經(jīng)元連接來(lái)說(shuō)，仍然存在腦區(qū)選擇性差、反向傳導(dǎo)效率不高。

中科院徐富強(qiáng)團(tuán)隊(duì)對(duì)系列工具病毒進(jìn)行了改造和篩選，來(lái)彌補(bǔ)這類工具的不足，新的高效逆行靶向投射神經(jīng)元的重組腺相關(guān)病毒rAAV11問(wèn)世，在2022年1月發(fā)布《AAV11 permits efficient retrograde targeting of projection neurons》一文，相較rAAV2-retro血清型，rAAV11在一些腦區(qū)具備更優(yōu)的逆行標(biāo)記效率。

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圖1 | DOI：10.1101/2022.01.13.476170

rAAV11介導(dǎo)有效的神經(jīng)元轉(zhuǎn)導(dǎo)

為評(píng)價(jià)rAAV11的感染效應(yīng)，我們將rAAV11-EF1α-EGFP注入到小鼠的尾狀核殼（CPu），并對(duì)其進(jìn)行了立體定位。結(jié)果顯示，該病毒在注射部位和前后兩側(cè)都有明顯的熒光，并在它的上游腦區(qū)有明顯的細(xì)胞結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2）。提示rAAV11作為一種很好的逆向示蹤病毒，能夠被神經(jīng)突起的末端吸附，并被其侵染。

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圖2|AAV11高效逆行，神經(jīng)元示蹤

rAAV11不表達(dá)出順行跨突觸特征

部分AAV血清型（如AAV1、AAV9 ）具有跨突觸順行傳遞特性。然而，將rAAV11在視皮層（V1）進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，卻沒(méi)有在其下游腦區(qū)找到相對(duì)應(yīng)的信號(hào)分子，提示rAAV111的傳播并非通過(guò)順行傳遞而來(lái)。

圖3|注射位點(diǎn)V1腦區(qū)的下游未見(jiàn)紅色熒光信號(hào)。

rAAV11可用于功能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)

在此基礎(chǔ)上,我們將研究rAAV11的多種功能因子在神經(jīng)細(xì)胞中的作用。所有的功能因子都可以在rAAV11中發(fā)揮作用。這一結(jié)果提示，重組rAAV11可能是一種潛力的神經(jīng)功能監(jiān)控方法。

rAAV11可高效轉(zhuǎn)導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞

某些血清型的AAV不能靶向膠質(zhì)細(xì)胞，或效果不佳。在此基礎(chǔ)上，申請(qǐng)者將GfaABC1D基因?qū)雛AAV11，利用該基因?qū)胄∈篌w內(nèi)，通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該基因?qū)胄∈笮切湍z質(zhì)細(xì)胞，能夠有效、特異性地殺傷小鼠新型膠質(zhì)細(xì)胞，從而為小鼠星型膠質(zhì)細(xì)胞的研究提供新的思路和方法。

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圖5|rAAV11高效且高特異性星形膠質(zhì)細(xì)胞

總結(jié)

rAAV11除了具有高效率的反向示蹤功能外，還具有多種功能單元（如Cre重組酶、Cre敏感的功能性分子），可實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)元活性的實(shí)時(shí)監(jiān)控。更重要的是，rAAV11還具有對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的高特異性、高效率的靶向性。

因此，rAAV11在基因治療，神經(jīng)環(huán)路結(jié)構(gòu)與功能解析，以及神經(jīng)退行性疾病的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制等方面有著廣泛的應(yīng)用。