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單純皰疹病毒（Herpes simplex virus， HSV）屬于皰疹病毒科、α皰疹病毒亞科，有HSV-1和HSV-2兩種亞型。HSV基因組為約152 kb的線性雙鏈DNA，由共價連接的長片段（UL）和短片段（US）組成，每一片段均含單一序列和反轉(zhuǎn)重復(fù)序列，病毒感染宿主細(xì)胞后基因組會環(huán)化。HSV基因組中近一半為非必需基因，遺傳改造空間大，可將大片段外源基因或多個轉(zhuǎn)基因同時引入病毒基因組（圖1）。

圖1. HSV病毒粒子電鏡圖和基因組構(gòu)成
 

       H129是一個HSV-1型病毒的臨床分離株，具有特異順向跨突觸的特性。經(jīng)過多年在各種動物模型的活體測試中，發(fā)現(xiàn)其不僅能夠標(biāo)記中樞不同腦區(qū)之間的連接，也能標(biāo)記外周與中樞不同腦區(qū)的連接。經(jīng)過改造的病毒，裝入熒光蛋白后可以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的順行跨突觸標(biāo)記神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的功能，適合于神經(jīng)輸出環(huán)路的順行示蹤研究。HSV感染宿主范圍廣，在解析大/小鼠及非人靈長類及其他各種哺乳動物和禽類實(shí)驗(yàn)動物的神經(jīng)信息向下游輸出環(huán)路的研究中極具價值。
       依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牟煌梢苑譃?類：HSV擴(kuò)增子、HSV順向跨多級突觸以及HSV順向跨單級突觸系統(tǒng)。

HSV擴(kuò)增子

HSV-1擴(kuò)增子載體為不含病毒結(jié)構(gòu)蛋白，僅含有HSV-1的復(fù)制起始點(diǎn)ori和切割包裝信號pac以及外源基因表達(dá)盒的假病毒載體。具有以下特點(diǎn)：
1. 載容量大，其包裝能力可達(dá)150Kb；
2. 宿主細(xì)胞廣泛，既可感染分裂細(xì)胞又可感染非分裂細(xì)胞，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)；
3. 不含編碼病毒結(jié)構(gòu)蛋白的基因；
4. 不整合至宿主細(xì)胞；
5. 不含有HSV-1的致病基因，僅含有HSV-1基因組的復(fù)制起始點(diǎn)ori和切割包裝信號pac，具有很好的安全性；
6. 含有HSV-1外殼，具有天然的HSV-1嗜性等優(yōu)勢。
這些優(yōu)勢使得HSV-1擴(kuò)增子載體成為一種十分有力的神經(jīng)系統(tǒng)疾病基因治療載體，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)等多種系統(tǒng)疾病的基因治療開辟道路。

HSV順向跨多級突觸系統(tǒng)

       HSV-1型 H129株具有特異順向跨突觸的特性。病毒感染神經(jīng)細(xì)胞后，在胞內(nèi)復(fù)制并表達(dá)目的基因，子代病毒經(jīng)軸突運(yùn)輸?shù)酵挥|前，跨突觸進(jìn)入下游神經(jīng)元，開始新一輪的復(fù)制及跨突觸傳播等過程。將熒光基因插入其基因組中后能達(dá)到順向跨多級突觸標(biāo)記神經(jīng)元的效果。

HSV順向跨單級突觸系統(tǒng)

       單純皰疹病毒胸腺嘧啶核苷激酶（HSV-TK）在HSV感染神經(jīng)細(xì)胞后的急性神經(jīng)節(jié)復(fù)制和復(fù)發(fā)性潛伏性神經(jīng)節(jié)感染中起到重要作用（Coen et al。， PNAS， 1989）。當(dāng)HSV-TK缺失后，HSV-ΔTK能感染感染神經(jīng)元，但是不能復(fù)制，進(jìn)而失去了跨突觸的能力。在表達(dá)TK 的輔助病毒的存在下，HSV-ΔTK-hUbC-tdTomato可以從起始神經(jīng)元傳播至突觸后的神經(jīng)元，從而標(biāo)記出一個給定腦區(qū)或特定類型神經(jīng)元的直接下一級受支配神經(jīng)元。順行一級跨突觸標(biāo)記系統(tǒng)極大地促進(jìn)直接輸出性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究。

應(yīng)用

1. HSV擴(kuò)增子。
2. 利用HSV擴(kuò)增子病毒載體可實(shí)現(xiàn)大片段載體基因（＞5Kb）的過表達(dá)。
3. HSV順跨單級/多級突觸（見案例展示）
1） 研究大腦特定區(qū)域的全腦范圍多級輸出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。順行追蹤感知覺系統(tǒng)信息從外周向中樞輸入網(wǎng)絡(luò)，從低級腦區(qū)向高級腦區(qū)的信息輸出的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；從高級腦區(qū)向低級腦區(qū)反饋信息輸出的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
2） 神經(jīng)發(fā)育過程中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變化；
3） 神經(jīng)精神疾病模型中，大腦中樞及外周信息輸出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征和異常變化；
4） 神經(jīng)損傷及康復(fù)模型中，大腦中樞及外周信息輸出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接狀況的損傷程度和恢復(fù)程度；
5） 追蹤外周器官與中樞神經(jīng)系統(tǒng)間的聯(lián)系通路（可能會有一定程度的潛伏）。

產(chǎn)品列表

案例展示

實(shí)例一：示蹤nRT-PV 神經(jīng)元下一級直接支配的神經(jīng)元

實(shí)驗(yàn)動物：PV-cre 系小鼠
使用的病毒：H129-ΔTK-tdT 和輔助病毒AAV-DIO-TK-GFP
實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果：在PV-cre小鼠nRT腦區(qū)先注射cre依賴的TK輔助病毒，3周后注射H129-ΔTK-tdT，然后一些小鼠在第25 天灌流取材，確定跨突觸的起始細(xì)胞；剩下的小鼠在第32 天取材，可以在多個腦區(qū)檢測到信號，這些腦區(qū)包括VP，Po，VM等。

圖3. 示蹤nRT-PV 神經(jīng)元下游直接支配的細(xì)胞（來源于武漢病毒所江海飛博士論文）
 

實(shí)例二：Htr2c神經(jīng)元直接支配EW神經(jīng)元（圖3，PMID： 30104733）

實(shí)驗(yàn)動物：Htr2c-Cre 系小鼠
使用的病毒：H129-ΔTK-tdT 和輔助病毒AAV-DIO-TK-GFP
實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果：在Htr2c-Cre小鼠vCA1腦區(qū)注射順向跨單病毒，標(biāo)記vCA1腦區(qū)Htr2c特異性神經(jīng)元，一段時間后取材，可檢測到EW腦區(qū)神經(jīng)元被標(biāo)記上了紅色信號。表示EW區(qū)受上游vCA1腦區(qū)Htr2c神經(jīng)元的直接支配。

圖4. vCA1腦區(qū)Htr2c神經(jīng)元直接支配EW區(qū)神經(jīng)元