时间：2022-04-21 10:06
允许有效逆行靶向投射神经元的病毒示踪剂是解剖神经环路的结构、功能以及治疗脑部疾病的强大载体。其中，重组腺相关病毒(rAAV)是最具潜能的候选者。它们具有毒性低、应用范围广、基因表达丰度高和宿主免疫反应小等优势。目前，一些基于衣壳改造的逆行示踪rAAV已被广泛应用于神经环路的解析和操控，但在某些神经网络连接中，仍存在脑区选择性和逆行转导效率低等缺陷。
为了弥补这类工具的不足，中科院徐富强团队对一系列工具病毒进行改造和筛选，开发了一种新的高效逆行靶向投射神经元的重组腺相关病毒rAAV11，并于2022年1月在预印本平台上发布《AAV11 permits efficient retrograde targeting of projection neurons》一文，相较于rAAV2-retro血清型，rAAV11在一些脑区具备更优的逆行标记效率。
图1 | DOI：10.1101/2022.01.13.476170
rAAV11介导有效的神经元转导
为了评估rAAV11的感染作用，作者在尾状壳核(CPu)立体定位注射rAAV11-EF1α-EGFP。结果可见，在注射位点及其向前侧、向后侧均有荧光分布，在其上游脑区也可见清晰的神经元形态(见图2)。这表明，rAAV11具有优异的逆行标记能力，可以通过轴突末端吸收并感染上游神经元的细胞胞体。
图2 | AAV11高效逆行，神经元示踪
rAAV11不表现出顺行跨突触特征
一些AAV血清型(如AAV1和AAV9)表现出顺行跨突触传播的特征。但rAAV11在初级视觉皮层(V1)的验证中，并未发现下游脑区被标记，表明rAAV11的传播不是由顺行跨突触扩散引起的。
图3 | 注射位点V1脑区的下游未见红色荧光信号
rAAV11比rAAV2-retro逆行标记效率更优
rAAV2-retro是一种被广泛应用、有效且实用的逆行示踪剂。作者通过活体测试，发现rAAV11在某些脑区的逆行标记效率更优。特别是在一些rAAV2-retro难以示踪的腹侧海马的上游脑区(如CA3、EPd、RE、LD、MSC等)，rAAV11均能有效转导。
图4 | rAAV2-retro(mCherry)和rAAV11(EGFP)标记vHPC上游脑区效果比较
rAAV11可用于功能网络监测
除了逆行标记结构网络外，作者还评估了携带各种功能元件的rAAV11对神经元的操控情况。结果显示，这些功能元件均能在rAAV11中发挥其功效。因此，rAAV11可用于神经元功能监测。（数据未显示）
rAAV11可高效转导星形胶质细胞
AAV的一些血清型无法靶向神经胶质细胞，或者效率低下。在本文中，作者进一步评估了携带GfaABC1D启动子的rAAV11对星形胶质细胞的转导效率，发现改造后的rAAV11可高效且特异地靶向星形胶质细胞，为星形胶质细胞的研究提供了更加高效的病毒工具。
图5 | rAAV11高效且高特异性转导星形胶质细胞
总结
rAAV11不仅表现出高效逆行标记投射神经元的功能，还能通过表达各种功能元件(Cre重组酶或钙敏感功能探针等)来监测神经元活动。值得注意的是，rAAV11还能高效且高特异性靶向星形胶质细胞。
这些特性使rAAV11在基因治疗、神经环路结构和功能解析、神经退行性疾病的环路研究等领域，具有广阔的应用前景。
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特别感谢Kunzhang LIN博士和Zengpeng HAN博士对本文撰写的支持。
