神经科学:如何通过基因编辑技术在关键发育期改变大脑功能

学术   科学   2024-10-24 07:30   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

2024年10月20日,Bio-protocol 期刊在线发表了芬兰赫尔辛基大学(University of Helsinki)Svetlana Molchanova团队题为“Chemogenetic Silencing of Neonatal Spontaneous Activity of Projection Neurons in the Dorsal Striatum of Mice”的方法文章。

https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5088
关键词新生期病毒转导 hM4Di CNO 活动抑制 突触发育

新生期病毒转导(Neonatal virus transduction)是一种生物技术方法,用于在动物模型的早期发育阶段特定地改变基因表达。这项技术通常利用病毒载体(如腺相关病毒)将遗传物质传递到新生动物的特定细胞或组织中。病毒载体能高效地将外源基因(如标记基因、功能性基因或抑制性基因)导入宿主细胞的基因组中,使研究人员能够研究这些基因在发育和疾病中的作用

在神经科学研究中,通过操作神经元电路来深入理解复杂的大脑功能。特别是在神经发育的关键时期,神经活动的精确调控对于揭示神经精神疾病的起源具有重要意义。化学遗传学技术通过使用设计受体专一激活设计药物(DREADD)技术,提供了一种有效的神经活动调控手段。本研究采用新生小鼠,并在其大脑特定区域,如纹状体,注射携带抑制性DREADD基因的腺相关病毒载体,然后应用DREADD激动剂氯氮平N-氧化物(CNO)。这种方法能在动物的发育关键期精确地抑制特定神经元群的活动,进而研究这种早期神经活动改变对成年后神经网络的影响。通过这种策略,可以在动物模型中模拟并研究可能与人类神经精神疾病相关的脑功能和结构的变化


  • 使用化学遗传学技术在大脑发育的关键期(P6-P14),精确控制纹状体投射神经元的活动,有助于研究早期神经活动对长期脑功能的影响。

  • 通过在出生后0至2天的新生小鼠进行最小侵入性病毒注射,确保了高存活率,适用于对新生大脑结构进行基因编辑的研究。

  • 利用由Cre重组酶控制的抑制性DREADD基因的病毒载体,可以针对特定细胞类型进行活动抑制,增强了实验的特异性和可控性。

  • 神经发育研究
    通过在大脑发育的关键时期精确调控特定神经元的活动,可以研究这些神经元在神经网络成熟和大脑功能发展中的作用。
  • 神经精神疾病模型
    ‍利用化学遗传学技术模拟在特定发育阶段的神经活动异常,可以为神经精神疾病(如自闭症、精神分裂症等)的发生机制提供模型,从而促进这些疾病的研究和治疗。
  • 药物测试和筛选
    通过DREADD技术调控神经元活动,可以用于测试潜在药物对神经活动的影响,为药物开发和筛选提供平台。


这个方法的可重复性已经被本文作芬兰赫尔辛基大学(University of Helsinki)Svetlana Molchanova团队验证过,相关实验数据与结果发表在Elife,DOI:10.7554/elife.96574

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Kokinovic, B., Ryazantseva, M. and Molchanova, S. (2024). Chemogenetic Silencing of Neonatal Spontaneous Activity of Projection Neurons in the Dorsal Striatum of Mice. Bio-protocol 14(20): e5088. DOI: 10.21769/BioProtoc.5088.

Kokinovic, B., Seja, P., Donati, A., Ryazantseva, M., de Kerchove d’Exaerde, A., Schiffmann, S. N., Taira, T. and Molchanova, S. M. (2024). Spontaneous activity of striatal projection neurons supports maturation of striatal inputs to substantia nigra dopaminergic neurons.eLife. 13: e96574. https://doi.org/10.7554/elife.96574

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