利用单纯疱疹病毒实现从外周到中枢的躯体感觉神经网络示踪
Tracing from Periphery to Cortex: Application of Herpes Simplex Virus to Somatosensory Neural Networks
陈琰1,3 • 陈钦2,3 • 张旭1,2,3
1广东省智能科学与技术研究院，珠海 519031，中国
2上海科技大学生命科学与技术学院，上海 201210，中国
3疼痛医学研究中心医学科学创新基金，中国医学科学院，广东省智能科学技术研究院，珠海 519031，中国
第一作者：陈琰、陈钦
通讯作者：张旭、陈琰
2024年10月16日，广东省智能科学与技术研究院张旭研究团队在Neuroscience Bulletin发表了题为“Tracing from Periphery to Cortex: Application of Herpes Simplex Virus to Somatosensory Neural Networks”的快报。该研究优化了使用单纯疱疹病毒（herpes simplex virus, HSV）进行躯体感觉神经网络示踪的方法，详细划分了HSV在躯体感觉神经网络中的传播进程，为神经网络的定量分析提供了便捷工具。
HSV是一种常用的顺行跨突触病毒示踪工具，在研究躯体感觉神经网络的连接结构中具有广泛的应用潜力。然而，HSV在外周初级感觉神经中的感染效率低，向中枢神经系统的传播效率不稳定，同时存在细胞毒性较大的问题。课题组之前的研究发现免疫抑制剂硼替佐米（bortezomib）能够有效提高HSV在背根节（dorsal root ganglia，DRG）神经元中的感染效率，但对于不同剂量硼替佐米在促进HSV示踪效率和安全性方面的评估仍显不足。因此，研究者首先观察了不同剂量硼替佐米对HSV感染和传播效率的影响。结果表明，在0.4 mg/Kg的硼替佐米条件下，HSV在DRG中的感染效率和向脑中的传播成功率较低。而0.8 mg/Kg的硼替佐米在无明显毒性的情况下，显著提高了HSV在DRG中的感染效率及其向脑中的传播成功率。相较之下，1.6 mg/Kg的硼替佐米则导致部分小鼠在HSV传播至脑中之前死亡。
研究者随后探究了病毒滴度对躯体感觉神经网络示踪的影响，发现与0.5 x 109 PFU/mL的HSV相比，1x109 PFU/mL的HSV在DRG的感染效率并无显著变化，但向脑中的传播成功率显著上升。而3 x 109 PFU/mL的HSV则更容易导致DRG神经元的死亡。最后，研究者对HSV在脑中的传播过程进行了详细划分：最先被HSV标记的是延髓头端腹内侧区（rostral ventromedial medulla, RVM），随后出现信号的是下丘脑室旁核（paraventricular hypothalamic nucleus, PVH）和脑桥的臂旁核（parabrachial nucleus, PB），之后是中脑的红核（red nucleus, RN）和皮层的初级感觉皮层和初级运动皮层（primary somatosensory cortex/primary motor cortex, SSp/MOp），最后HSV还会传播到皮层其他区域。
图1 优化硼替佐米剂量和HSV病毒滴度以促进病毒感染和传播。
图2 HSV在躯体感觉上行传导通路中的传播进程。
综上所述，该研究探讨了促进HSV在DRG中感染的最佳免疫抑制剂剂量和适用于躯体感觉神经网络标记的最佳感染滴度，并描绘了HSV在脑中的传播过程，为利用HSV进行躯体感觉神经网络示踪提供了有效的方法。
关键词：单纯疱疹病毒；病毒示踪；躯体感觉神经网络
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https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-024-01309-9
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