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神经环路研究工具病毒系列之『顺行示踪病毒』

来源：爱乐趣网时间：2020年11月24日 09:54

原标题：神经环路研究工具病毒系列之『顺行示踪病毒』

神经环路作为大脑运行不同功能的结构基础，近年来已成为神经科学研究的热点之一。工具病毒作为高效的表达载体，经过不断地发展，目前已开发出一系列适用于神经环路研究的工具病毒。如顺行示踪病毒、逆行示踪病毒、神经环路操控病毒、神经环路记录病毒等。我们将通过一系列文章详细介绍不同的神经环路研究工具病毒。本文首先给大家介绍一下神经环路研究中常用的顺行示踪病毒。

目前神经环路研究中常用的顺行示踪病毒如下表所示：

接下来，介绍一些具体的顺行示踪病毒：

1 顺行跨多级突触示踪病毒-HSV-1-H129

单纯疱疹病毒（Herpes simplex virus，HSV）属于疱疹病毒科、α疱疹病毒亚科，有HSV-1和HSV-2两种亚型。其中HSV-1型H129毒株具有顺行跨突触的特性（图1）。

图1. HSV-H129株特异性顺向跨突触传播

通过对H129毒株基因组改造，使其携带多个荧光蛋白（如GFP、tdTomato、mCherry等）基因拷贝，其感染神经元后表达荧光蛋白并自我复制产生新的病毒颗粒，通过轴突末梢释放到突触间隙后经突触后膜感染下游神经元胞体，并且表达荧光蛋白，依次重复进而标记出下游多级神经元。

WB Zeng等人通过对H129改造得到H129-G4，注射小鼠大脑皮层M1区后清晰示踪出M1区神经元下游投射（图2）。

图2. H129-G4顺行标记示踪神经环路效果图

（Zeng et al. Molecular Neurodegeneration (2017) 12:38）

2 顺行跨单级突触示踪病毒

目前常用的顺行跨单级突触示踪病毒主要有两种：HSV-1-H129-△TK和AAV1。

HSV-1-H129-△TK 是将HSV-1-H129复制所需的TK基因缺失掉，当感染神经元后，HSV-H129-△TK能够正常表达荧光蛋白，但因缺乏TK蛋白而无法自我复制，不能传递到下一级神经元。当利用腺相关病毒载体在细胞内表达TK蛋白后，病毒获得自我复制能力，通过突触结构传递到下一级神经元，由于下一级神经元中没有TK蛋白，因此病毒将不再继续传递下去，因而实现了顺行跨单级突触的标记示踪（图3）。

图3.HSV-1-H129-△TK顺行跨单级突触示踪原理图

AAV1即血清型1型的腺相关病毒，Li I. Zhang等人发现给予Ai14小鼠大脑V1区注射高滴度的AAV1-Cre后，下游 SC、Striatum、LGNv、Pontine等脑区均看到神经元表达tdTomato，提示AAV1-Cre可能跨过突触在下一级神经元中表达Cre。接着又给予Ai14小鼠视网膜注射AAV1-Syn-Cre，发现在视网膜神经节细胞投射的脑区均观察到tdTomato阳性的神经元，而这些脑区均无输出神经元投射到视网膜，因此证明AAV1可以顺行跨单级突触传递（图4）。