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新型病毒载体为整个大脑和身体的神经元提供有用的载体

文章作者:优博时时彩平台开户发布时间:2019-10-03浏览次数:795

该病毒已经发展成为将基因传递到细胞中的高效载体。为了利用这些特性,科学家们可以将病毒重新编程成一个载体,将其选定的基因载体转运到人体的细胞核中。这些载体已成为传递基因治疗疾病或用荧光颜色标记神经元及其结缔纤维以绘制其位置的关键工具。由于病毒载体被剥夺了自己的基因,剥夺了它们复制的能力,它们不再具有传染性。因此,用载体实现广泛的基因递送是具有挑战性的。特别是当基因传递到难以触及的器官如大脑时,病毒载体必须通过所谓的血脑屏障,

现在,为了在整个中枢和外周神经系统中实现广泛的基因传递,加州理工学院的研究人员开发了两种基于腺相关病毒(AAV)的载体的新变体:一种能有效地将遗传物质转运到血液中的载体。脑屏障的载体;另一种位于大脑和脊髓外的外周神经被有效吸收,例如那些能够感知疼痛并调节心率,呼吸和消化的神经。两个载体都能够在简单注入血流后实现目标。该载体可定制,可用作基因治疗的一部分,用于治疗影响整个中枢神经系统的神经退行性疾病,如亨廷顿舞蹈病,或帮助绘制或调节神经元回路以及它们在疾病期间如何变化。

这项工作在Viviana Gradinaru实验室,生物学和生物工程助理教授,遗传医学研究所研究员,分子和细胞神经科学中心主任,加州理工学院神经科学研究所所长, Chrissy Chen和首席研究员。贝克曼研究所的CLOVER(CLARITY,Optogenetics和Vector Engineering Research)中心。

描述该研究的论文发表在6月26日出版的“自然神经科学”杂志上。

“我们现在已经开发了一系列新的病毒和工具来研究中枢和周围神经系统,”Gradinaru说。 “我们现在能够通过低剂量全身注射接触难以到达区域的神经元,并准确标记具有多种荧光颜色的细胞,以研究它们的形状和连接,从而实现有效的全脑递送。”

Gradinaru及其团队修改了2016年开发的AAV外表面,设计了一种病毒壳或衣壳,可以在静脉注射后更有效地将基因传递给脑和脊髓细胞。他们将新病毒命名为AAV-PHP.eB。

该团队还开发了另一种称为AAV-PHP.S的衣壳变体,可转导外周神经元。

“中枢神经系统以外的中枢具有许多功能,从传递感觉信息到控制器官功能,但一些外围神经回路尚未完全了解,”Beckman研究所CLOVER中心高级研究科学家兼主任Ben Deverman说。 “我们开发了AAV-PHP.S载体,以帮助研究人员使用遗传编码的传感器和工具来研究外围环路中特定类型神经元的活动和功能,分别使用光或设计药物来调节神经元放电。”

新的AAV载体还可以提供编码有色荧光蛋白的基因;这些蛋白质可用于鉴定和标记细胞。在该过程中,将多个AAV(每个具有不同颜色)混合在一起并注射到血液中。当它们到达目标神经元时,每个神经元都会获得一种独特的颜色组合,使其具有视觉上不同的色调,使研究人员更容易将其细节与其邻居的细节区分开来。此外,该团队设计了一种控制标记神经元数量的技术 - 标记过多的神经元使得无法区分单个神经元 - 这使得研究人员可以使用另一种技术来观察单个神经元的形状并将其传递通过组织追踪它们连接纤维。实验室帮助发展,

“通常,当研究人员希望小鼠或其他动物模型在某些细胞中表达荧光蛋白时,他们需要开发可能需要数月甚至数年才能制作和表征的转基因动物,”前研究生和第一作者肯说。陈(博士)说。 '17)。 “只需一次注射,我们就可以在注射后的几周内标记出各种颜色的特定细胞。”

“对于我们新的全身病毒载体 - AAV PHP.S和AAV PHP.eB - 有许多潜在的用途,从外周作图电路和基因调控元件的快速筛选到使用强大的工具,如CRISPR-Cas9对于基因组编辑,“Gradinaru说。 “但也许最激动人心的提示是,我们的工具与适当的活动调节基因配对,以实现非侵入性深部脑调节,用于治疗帕金森病等神经系统疾病。”

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