時(shí)間：2023-05-05 熱度：

 

神經(jīng)元即神經(jīng)細(xì)胞，是構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位。大腦由大量相互連接的神經(jīng)元組成，科學(xué)家們開展了大量的研究來解析關(guān)于神經(jīng)元的奧秘。本文中，小編整理了病毒載體助力阿爾茲海默癥、抑郁癥以及大腦神經(jīng)發(fā)育等相關(guān)研究成果，以期為科研人er提供新的研究思路！
 

1、原代海馬神經(jīng)元

 

文章標(biāo)題：Intracellular accumulation of tau inhibits autophagosome formation by activating TIA1-amino acid-mTORC1 signaling

研究?jī)?nèi)容：自噬功能障礙與阿爾茨海默癥

發(fā)表期刊：Mil Med Res  IF：34.915

作者及單位：華中科技大學(xué) 王建枝教授

細(xì)胞類型：原代海馬神經(jīng)元（來源18d胎鼠）

病毒載體：Lenti-eGFP-hTau/ Lenti-eGFP-C1/ LentieGFP-P2A-hTau/ Lenti-eGFP-P2A-C1

 

自噬功能障礙在阿爾茨海默病(AD)的tau蛋白累積和神經(jīng)變性中起著至關(guān)重要的作用。本研究旨在探討tau蛋白的積累是否以及如何反過來影響自噬。研究表明通過過表達(dá)人類全長(zhǎng)野生型tau蛋白模擬AD樣tau蛋白累積可誘導(dǎo)自噬缺陷。增加的tau蛋白可以與T細(xì)胞胞內(nèi)抗原1的朊病毒相關(guān)結(jié)構(gòu)域(PRD-TIA1)結(jié)合，顯著增加細(xì)胞間氨基酸水平，同時(shí)伴隨mTORC1活性的上調(diào)，抑制自噬體形成。如預(yù)期，這種tau誘導(dǎo)的自噬體形成不足反過來加劇了tau的積累。重要的是，通過過表達(dá)PRD-TIA1阻斷TIA1和tau的相互作用、通過shRNA下調(diào)內(nèi)源性TIA1的表達(dá)、或通過小蛋白水解靶向嵌合體(PROTAC)下調(diào)tau蛋白水平，均可以顯著減輕tau誘導(dǎo)的自噬損傷。

圖1. Tau正向調(diào)節(jié)TIA1在海馬神經(jīng)元中的胞質(zhì)定位（PMID: 35799293）

 

文章標(biāo)題：Stress-induced reduction of Na⁺/H⁺ exchanger isoform 1 promotes maladaptation of neuroplasticity and exacerbates depressive behaviors

研究?jī)?nèi)容：抑郁癥

發(fā)表期刊：Sci Adv IF：14.957

作者及單位：山東大學(xué)齊魯醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 于書彥教授

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：雄性Thy1-Cre小鼠

細(xì)胞類型：原代海馬神經(jīng)元（來源P1新生大鼠）

病毒載體：AAV2/9-CaMKIIα-NHE1 shRNA-eGFP/ AAV2/9-CMV-DIO-CUL4A-eGFP/ AAV2/9-CaMKIIα-hM4D(Gi)-mCherry/ AAV2/9-hSyn-DIO-hM4D(Gi)-mCherry/ LV-NHE1shRNA-eGFP/ LV-NC

 

抑郁癥(Major depression disorder, MDD)是一種以特定腦區(qū)神經(jīng)元活動(dòng)異常為特征的神經(jīng)精神疾病。細(xì)胞內(nèi)pH（pHi）穩(wěn)態(tài)是維持正常神經(jīng)元功能的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)慢性應(yīng)激可誘導(dǎo)動(dòng)物模型的抑郁樣行為，并下調(diào)海馬Na⁺/H⁺交換體1（NHE1）的表達(dá)，NHE1是神經(jīng)元內(nèi)pHi的主要決定因素。敲低海馬CA1區(qū)錐體神經(jīng)元NHE1導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)酸化，促進(jìn)樹突棘丟失，降低興奮性突觸傳遞，增強(qiáng)大鼠對(duì)應(yīng)激暴露的易感性。此外，E3泛素連接酶cullin4A可能促進(jìn)NHE1的泛素化和降解，從而誘導(dǎo)不平衡的pHi對(duì)突觸過程的影響。電生理數(shù)據(jù)也提示，神經(jīng)可塑性適應(yīng)不良導(dǎo)致的海馬神經(jīng)元興奮性異？贍懿斡肓薓DD的發(fā)病機(jī)制。

圖2. AAV立體定位注射＆LV體外感染神經(jīng)元（PMID: 36367929）

文章標(biāo)題：p85S6K sustains synaptic GluA1 to ameliorate cognitive deficits in Alzheimer’s disease

研究?jī)?nèi)容：阿爾茲海默癥

發(fā)表期刊：Transl Neurodegener IF：9.883

作者及單位：上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院 邱瑜教授

細(xì)胞類型：原代海馬神經(jīng)元（來源新生24h的SD大鼠海馬組織）

病毒載體：LV-OE-p70S6K/ LV-OE-p85S6K/ LV-OE-Flag-p85S6KT421A/ LV-NC

感染經(jīng)驗(yàn)：MOI=4

 

核糖體蛋白S6激酶1 (S6K1)是一種絲氨酸-蘇氨酸激酶，有兩種主要亞型:p70S6K (70-kDa亞型)和p85S6K (85-kDa亞型)。p70S6K及其上游哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)已被證明參與學(xué)習(xí)和記憶，并參與阿爾茨海默病(AD)的病理生理過程。本文驗(yàn)證了p85S6K在突觸后密集區(qū)中富集，敲低p85S6K會(huì)導(dǎo)致空間和識(shí)別記憶的缺陷。此外，p85S6K可以通過突觸相關(guān)蛋白97和a激酶錨定蛋白79/150與AMPA受體的GluA1亞基相互作用。機(jī)制研究表明，p85S6K可以直接在Ser845磷酸化GluA1并增加突觸中GluA1的數(shù)量，從而維持突觸功能和脊柱密度。此外，九游會(huì)j9發(fā)現(xiàn)p85S6K在AD患者和AD小鼠大腦的突觸體室中特異性降低。過表達(dá)p85S6K可改善轉(zhuǎn)基因AD模型小鼠的突觸功能和認(rèn)知功能障礙。這些發(fā)現(xiàn)為p85S6K作為AD治療潛在靶點(diǎn)提供了一種見解。

圖3. p85S6K磷酸化GluA1并促進(jìn)脊柱密度和突觸強(qiáng)度（PMID: 36624510）

 

2、原代大腦皮層神經(jīng)元

文章標(biāo)題：Sevoflurane impairs m6A-mediated mRNA translation and leads to fine motor and cognitive deficits

研究?jī)?nèi)容：大腦神經(jīng)發(fā)育

發(fā)表期刊：Cell Biol Toxicol IF：6.819

作者及單位：中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所 馮林音研究員

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：C57BL/J6小鼠

細(xì)胞類型：原代皮質(zhì)神經(jīng)元（胚胎期14.5d）

病毒載體：AAV-CMV-YTHDF1-3flag-2A-mcherry-wpre/ AAV-NC/ LV-FUGW-UBI-YTHDF1-3flag-2A-mcherry/ LV-NC

病毒用量：10 μL（1.99 × 10¹³ VG/mL）左心室注射AAV

 

在臨床手術(shù)中發(fā)現(xiàn)，多次麻醉的患兒可能會(huì)導(dǎo)致認(rèn)知和精細(xì)運(yùn)動(dòng)控制缺陷的風(fēng)險(xiǎn)增加，長(zhǎng)時(shí)間麻醉的兒童在術(shù)后6個(gè)月時(shí)精細(xì)運(yùn)動(dòng)技能受損。研究發(fā)現(xiàn)YT521-B同源結(jié)構(gòu)域家族1 (YTHDF1)是一種重要的N6基因編碼蛋白，在多次七氟醚麻醉暴露后，YTHDF1在幼鼠前額葉皮質(zhì)中顯著下調(diào)。七氟醚導(dǎo)致小鼠皮質(zhì)神經(jīng)元的蛋白質(zhì)合成減少可以通過YTHDF1得到挽救，這表明麻醉可能通過影響m6A依賴的mRNA翻譯來影響早期腦發(fā)育。全轉(zhuǎn)錄組證明小鼠前額葉皮質(zhì)中，突觸前蛋白突觸素被m6A甲基化特異性修飾并與YTHDF1相關(guān)，并且突觸素的m6A甲基化隨著七氟醚的多次暴露而降低。多次麻醉暴露的小鼠，精細(xì)運(yùn)動(dòng)控制技能和認(rèn)知功能受損，而這些影響通過可通過血腦屏障(BBB)的病毒遞送系統(tǒng)重新引入的YTHDF1完全逆轉(zhuǎn)。研究揭示通過N6-甲基腺苷甲基化的mRNA翻譯調(diào)節(jié)受損是麻醉影響年輕大腦神經(jīng)發(fā)育的潛在機(jī)制。

圖4：七氟醚在體外抑制YTHDF1依賴性蛋白合成（PMID: 33928466）

 

文章標(biāo)題：Pyk2 inhibition attenuates hypoxic-ischemic brain injury in neonatal mice

研究?jī)?nèi)容：新生兒缺氧缺血性腦損傷

發(fā)表期刊：Acta Pharmacol Sin IF：7.169

作者及單位：中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 陳乃宏

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：CD-1幼鼠

細(xì)胞類型：原代皮質(zhì)神經(jīng)元（胚胎期14d）

病毒載體：pLKD-U6- Pyk2 shRNA-CMV-eGFP（8.12 × 10⁸ TU/mL）/ pLenti-HIF-1α promoter-EGFP-3FLAG-micro30 shRNA（Pyk2 shRNA）（1.78 × 10⁹TU/mL）/ LV-NC（6.55 × 10⁸ TU/mL）

注射方式：側(cè)腦室（ICV）注射 3μL

感染經(jīng)驗(yàn)：MOI=40

 

新生兒缺氧缺血性腦損傷目前仍缺乏有效的治療方法。富含脯氨酸的酪氨酸激酶2 (Proline-rich tyrosine kinase 2, Pyk2)是一種非受體酪氨酸激酶，與成人短暫性缺血性腦損傷高度相關(guān)。本文探討Pyk2在新生兒HI腦損傷中的作用。采用單側(cè)頸總動(dòng)脈結(jié)扎+低氧暴露的方法建立7日齡小鼠HI模型。構(gòu)建Pyk2干擾慢病毒(LV-Pyk2 shRNA)，于HI前注射至新生小鼠單側(cè)腦室。出生后8 ~ 14 d，觀察大鼠腦梗死體積、病理學(xué)改變及神經(jīng)行為學(xué)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Pyk2的磷酸化水平在新生兒HI后顯著增加，而LV-Pyk2 shRNA注射顯著減輕了急性HI腦損傷并改善了神經(jīng)行為結(jié)局。在氧糖剝奪培養(yǎng)的皮質(zhì)神經(jīng)元中，抑制Pyk2可顯著減輕NMDA受體介導(dǎo)的興奮性毒性；在新生兒HI腦損傷中也觀察到類似的結(jié)果。通過激光散斑對(duì)比成像證明了Pyk2抑制有助于長(zhǎng)期腦血管恢復(fù)，但在Morris水迷宮和新物體識(shí)別測(cè)試中評(píng)估的認(rèn)知功能沒有明顯改善。因此，慢病毒攜帶HIF-Pyk2 shRNA在缺氧環(huán)境中通過HIF-1α啟動(dòng)子介導(dǎo)對(duì)Pyk2的干擾。側(cè)腦室注射LV-HIF-Pyk2 shRNA可顯著改善HI治療新生小鼠的長(zhǎng)期認(rèn)知功能恢復(fù)。以上結(jié)果表明Pyk2干擾對(duì)新生兒缺氧缺血性腦損傷具有保護(hù)作用，并且HIF-1α啟動(dòng)子介導(dǎo)的低氧條件調(diào)控是區(qū)分低氧期和正常期的有效方式。Pyk2有望成為治療新生兒HI腦損傷的潛在藥物靶點(diǎn)。

圖5. 抑制Pyk2減輕新生兒HI后急性腦損傷以及減輕由NMDA受體介導(dǎo)的神經(jīng)毒性損傷（PMID: 34226665）

 

文章標(biāo)題：Nonoxid-HMGB1 Attenuates Cognitive Impairment After Traumatic Brain Injury in Rats

研究?jī)?nèi)容：創(chuàng)傷性腦損傷

發(fā)表期刊：Front Med (Lausanne) IF：5.058

作者及單位：廣州中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院神經(jīng)外科 郭英

細(xì)胞類型：原代皮質(zhì)神經(jīng)元（產(chǎn)后1-3d新生大鼠）

病毒載體：pLKD-CMV-mcherry-2A-puro-U6-shSH3RF2/ pLKD-CMV-mcherry-2A-puro-U6

感染經(jīng)驗(yàn)：MOI=20

 

創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)成為全球主要的健康負(fù)擔(dān)。高遷移率族蛋白b1 (HMGB1)是一種炎癥介質(zhì)可促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生和軸突再生。SH3RF2是一種含E3連接酶SH3結(jié)構(gòu)域的環(huán)指蛋白2，屬于SH3RF蛋白家族。本文研究HMGB1的氧化還原狀態(tài)在體外和體內(nèi)神經(jīng)突生長(zhǎng)和再生中的作用。通過不同的重組HMGB1氧化還原異構(gòu)體、RNA-seq測(cè)序分析預(yù)測(cè)潛在靶點(diǎn)、WB和IF檢測(cè)SH3RF2蛋白的變化和分布、利用病毒載體進(jìn)行調(diào)控基因表達(dá)、構(gòu)建富含非氧化物hmgb1的外泌體用于治療TBI大鼠、采用OF試驗(yàn)和NOR試驗(yàn)評(píng)價(jià)神經(jīng)功能。結(jié)果表明，非氧化型HMGB1和fr-HMGB1（fully reduced HMGB1）促進(jìn)軸突生長(zhǎng)和延伸并使得神經(jīng)元中的SH3RF2顯著增加。SH3RF2的下調(diào)減弱非氧化型HMGB1的有利作用，HMGB1可通過SH3RF2改善大鼠TBI后的認(rèn)知功能障礙。文章證明非氧化物HMGB1是通過上調(diào)SH3RF2的表達(dá)促進(jìn)神經(jīng)突生長(zhǎng)和再生，非氧化型HMGB1是治療TBI的潛在藥物。

圖6. 非氧化型HMGB1通過SH3RF2促進(jìn)軸突生長(zhǎng)（PMID: 35479959）

3、原代DRG神經(jīng)元

文章標(biāo)題：ZNF382 controls mouse neuropathic pain via silencer-based epigenetic inhibition of Cxcl13 in DRG neurons

研究?jī)?nèi)容：神經(jīng)病理性疼痛

發(fā)表期刊：J Exp Med IF：17.579

作者及單位：浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院 嚴(yán)敏

細(xì)胞類型：原代DRG神經(jīng)元（3-4周齡C57BL/6J小鼠）

病毒載體：pLenti-MCS-EF1a-Cas9-FLAG-P2A-GFP（敲除）

 

神經(jīng)損傷引起的背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion, DRG)基因表達(dá)的改變是神經(jīng)病理性疼痛發(fā)生的關(guān)鍵。鋅指蛋白382 (ZNF382)在神經(jīng)損傷后的DRG神經(jīng)元中表達(dá)下調(diào)，挽救這種下調(diào)可減輕傷害性超敏反應(yīng)。相反，模擬這種下調(diào)可產(chǎn)生神經(jīng)病理性疼痛癥狀，而敲低C-X-C基序趨化因子13 (CXCL13)或敲除其受體CXCR5可緩解這一癥狀。機(jī)制上，CXCL13啟動(dòng)子上游的順式作用沉默子通過與ZNF382結(jié)合來抑制CXCL13的轉(zhuǎn)錄。阻斷這一結(jié)合或從基因上刪除這一沉默子可消除ZNF382對(duì)CXCL13轉(zhuǎn)錄的抑制作用，并損害ZNF382誘導(dǎo)的抗傷害性感受。此外，ZNF382的下調(diào)破壞了沉默-啟動(dòng)子環(huán)的抑制性表觀遺傳復(fù)合體，包括組蛋白去乙?；?和SET結(jié)構(gòu)域分叉1，從而導(dǎo)致CXCL13轉(zhuǎn)錄激活。因此，神經(jīng)病理性疼痛需要ZNF382的下調(diào)，這可能是通過基于沉默的表觀遺傳去抑制DRG神經(jīng)元中CXCL13，而CXCL13是神經(jīng)病理性疼痛的關(guān)鍵參與者。

圖7. ZNF382對(duì)CXCL13表觀遺傳修飾的調(diào)控需要沉默子（PMID: 34762123）

  

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