科學家構建基於單純皰疹病毒的新型順向跨突觸神經環路示蹤工具
解析大腦不同腦區、不同類型神經元之間的神經環路連接是神經科學研究的重要任務之一，病毒工具是目前最為有效、應用最廣的神經環路示蹤工具。但目前用於研究輸出神經環路的順向示蹤工具病毒發展較慢，用於精細研究直接輸出網路的順向跨單級工具更是尚無研究報道。近日，中國科學院武漢病毒研究所研究員羅敏華學科組與武漢物理與數學研究所研究員徐富強合作，報道了更有效的順向跨多級工具病毒H129-G4和首個可用於示蹤直接輸出環路的順行向跨單級工具病毒H129-ΔTK-tdT。研究結果於近日在線發表於Molecular Neurodegeneration，助理研究員曾文波和博士生江海飛為論文共同第一作者，武漢病毒所羅敏華、趙非及武漢物數所徐富強為共同通訊作者。
利用1型單純皰疹病毒（herpes simplex virus type 1, HSV-1）H129株細菌人共染色體作為遺傳改造平台，研究人員在H129基因組中插入了多拷貝GFP編碼蛋白構建了H129-G4，敲除TK基因構建了H129-ΔTK-tdT。體外微流控晶元（Microfluidic system）和體內視覺神經環路測試，表明所獲得的病毒工具僅順向跨突觸傳播。H129-G4注射於小鼠初級運動皮層（M1）可成功地示蹤M1的多級輸出環路，且能夠清晰展示單個神經元形態細節，其標記亮度滿足顯微光學切片斷層成像（fMOST）的要求，可用於全腦尺度重構神經環路連接。由H129-ΔTK-tdT和輔助病毒所構成的首個順向跨單突觸標記系統也成功地對視覺信息傳導環路、丘腦至本體感覺皮層傳導環路以及中腦多巴胺能神經元投射環路的標記。這些工具很大程度上補充了現有的神經環路示蹤工具集。
該研究得到了中科院腦科學與智能技術卓越創新中心、國家自然科學基金和國家重點基礎研究發展計劃（「973」計劃）的大力支持。武漢病毒所為第一完成單位，主要參與單位包括：中科院武漢物數所、武漢光電國家實驗室、北京大學生命科學學院、北京師範大學腦與認知科學研究院以及昆明理工大學。目前，該研究開發出的病毒示蹤工具已經被多家神經科學合作實驗室使用，並已經有包括Nature Neuroscience在內的合作文章發表。
論文鏈接
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