慢病毒系列 | 一文掌握原代神经元的基因调控战略
神经元即神经细胞，，是组成神经系统最基本的结构和功效单位。。。。大脑由大宗相互毗连的神经元组成，，科学家们开展了大宗的研究来剖析关于神经元的神秘。。。。本文中，，小编整理了病毒载体助力阿尔兹海默症、抑郁症以及大脑神经发育等相关研究效果，，以期为科研人er提供新的研究思绪！
1、原代海马神经元
文章问题：Intracellular accumulation of tau inhibits autophagosome formation by activating TIA1-amino acid-mTORC1 signaling
研究内容：自噬功效障碍与阿尔茨海默症
揭晓期刊：Mil Med Res IF：34.915
作者及单位：华中科技大学 王建枝教授
细胞类型：原代海马神经元（泉源18d胎鼠）
病毒载体：Lenti-eGFP-hTau/ Lenti-eGFP-C1/ LentieGFP-P2A-hTau/ Lenti-eGFP-P2A-C1
自噬功效障碍在阿尔茨海默病(AD)的tau卵白累积和神经变性中起着至关主要的作用。。。。本研究旨在探讨tau卵白的积累是否以及怎样反过来影响自噬。。。。研究批注通过过表达人类全长野生型tau卵白模拟AD样tau卵白累积可诱导自噬缺陷。。。。增添的tau卵白可以与T细胞胞内抗原1的朊病毒相关结构域(PRD-TIA1)连系，，显著增添细胞间氨基酸水平，，同时陪同mTORC1活性的上调，，抑制自噬体形成。。。。如预期，，这种tau诱导的自噬体形成缺乏反过来加剧了tau的积累。。。。主要的是，，通过过表达PRD-TIA1阻断TIA1和tau的相互作用、通过shRNA下调内源性TIA1的表达、或通过小卵白水解靶向嵌合体(PROTAC)下调tau卵白水平，，均可以显著减轻tau诱导的自噬损伤。。。。
图1. Tau正向调理TIA1在海马神经元中的胞质定位（PMID: 35799293）
文章问题：Stress-induced reduction of Na+/H+ exchanger isoform 1 promotes maladaptation of neuroplasticity and exacerbates depressive behaviors
研究内容：抑郁症
揭晓期刊：Sci Adv IF：14.957
作者及单位：山东大学齐鲁医学院基础医学院 于书彦教授
实验动物：雄性Thy1-Cre小鼠
细胞类型：原代海马神经元（泉源P1新生大鼠）
病毒载体：AAV2/9-CaMKIIα-NHE1 shRNA-eGFP/ AAV2/9-CMV-DIO-CUL4A-eGFP/ AAV2/9-CaMKIIα-hM4D(Gi)-mCherry/ AAV2/9-hSyn-DIO-hM4D(Gi)-mCherry/ LV-NHE1shRNA-eGFP/ LV-NC
抑郁症(Major depression disorder, MDD)是一种以特定脑区神经元运动异常为特征的神经精神疾病。。。。细胞内pH（pHi）稳态是维持正常神经元功效的要害因素。。。。研究发明慢性应激可诱导动物模子的抑郁样行为，，并下调海马Na+/H+交流体1（NHE1）的表达，，NHE1是神经元内pHi的主要决议因素。。。。敲低海马CA1区锥体神经元NHE1导致细胞内酸化，，增进树突棘丧失，，降低兴奋性突触转达，，增强盛鼠对应激袒露的易感性。。。。别的，，E3泛素毗连酶cullin4A可能增进NHE1的泛素化和降解，，从而诱导不平衡的pHi对突触历程的影响。。。。电心理数据也提醒，，神经可塑性顺应不良导致的海马神经元兴奋性异常？？？？赡芗尤肓薓DD的发病机制。。。。
图2. AAV立体定位注射＆LV体外熏染神经元（PMID: 36367929）
文章问题：p85S6K sustains synaptic GluA1 to ameliorate cognitive deficits in Alzheimer’s disease
研究内容：阿尔兹海默症
揭晓期刊：Transl Neurodegener IF：9.883
作者及单位：上海交通大学医学院 邱瑜教授
细胞类型：原代海马神经元（泉源新生24h的SD大鼠海马组织）
病毒载体：LV-OE-p70S6K/ LV-OE-p85S6K/ LV-OE-Flag-p85S6KT421A/ LV-NC
熏染履历：MOI=4
核糖体卵白S6激酶1 (S6K1)是一种丝氨酸-苏氨酸激酶，，有两种主要亚型:p70S6K (70-kDa亚型)和p85S6K (85-kDa亚型)。。。。p70S6K及其上游哺乳动物雷帕霉素靶卵白(mTOR)已被证实加入学习和影象，，并加入阿尔茨海默病(AD)的病理心理历程。。。。本文验证了p85S6K在突触后麋集区中富集，，敲低p85S6K会导致空间和识别影象的缺陷。。。。别的，，p85S6K可以通过突触相关卵白97和a激酶锚定卵白79/150与AMPA受体的GluA1亚基相互作用。。。；；蒲芯颗，，p85S6K可以直接在Ser845磷酸化GluA1并增添突触中GluA1的数目，，从而维持突触功效和脊柱密度。。。。别的，，我们发明p85S6K在AD患者和AD小鼠大脑的突触体室中特异性降低。。。。过表达p85S6K可改善转基因AD模子小鼠的突触功效和认知功效障碍。。。。这些发明为p85S6K作为AD治疗潜在靶点提供了一种看法。。。。
图3. p85S6K磷酸化GluA1并增进脊柱密度和突触强度（PMID: 36624510）
2、原代大脑皮层神经元
文章问题：Sevoflurane impairs m6A-mediated mRNA translation and leads to fine motor and cognitive deficits
研究内容：大脑神经发育
揭晓期刊：Cell Biol Toxicol IF：6.819
作者及单位：中国科学院上海药物研究所 冯林音研究员
实验动物：C57BL/J6小鼠
细胞类型：原代皮质神经元（胚胎期14.5d）
病毒载体：AAV-CMV-YTHDF1-3flag-2A-mcherry-wpre/ AAV-NC/ LV-FUGW-UBI-YTHDF1-3flag-2A-mcherry/ LV-NC
病毒用量：10 μL（1.99 × 1013 VG/mL）左心室注射AAV
在临床手术中发明，，多次麻醉的患儿可能会导致认知和细腻运动控制缺陷的危害增添，，长时间麻醉的儿童在术后6个月时细腻运下手艺受损。。。。研究发明YT521-B同源结构域家族1 (YTHDF1)是一种主要的N6基因编码卵白，，在多次七氟醚麻醉袒露后，，YTHDF1在幼鼠前额叶皮质中显著下调。。。。七氟醚导致小鼠皮质神经元的卵白质合成镌汰可以通过YTHDF1获得拯救，，这批注麻醉可能通过影响m6A依赖的mRNA翻译来影响早期脑发育。。。。全转录组证实小鼠前额叶皮质中，，突触前卵白突触素被m6A甲基化特异性修饰并与YTHDF1相关，，并且突触素的m6A甲基化随着七氟醚的多次袒露而降低。。。。多次麻醉袒露的小鼠，，细腻运动控制手艺和认知功效受损，，而这些影响通过可通过血脑屏障(BBB)的病毒递送系统重新引入的YTHDF1完全逆转。。。。研究展现通过N6-甲基腺苷甲基化的mRNA翻译调理受损是麻醉影响年轻大脑神经发育的潜在机制。。。。
图4：七氟醚在体外抑制YTHDF1依赖性卵白合成（PMID: 33928466）
文章问题：Pyk2 inhibition attenuates hypoxic-ischemic brain injury in neonatal mice
研究内容：新生儿缺氧缺血性脑损伤
揭晓期刊：Acta Pharmacol Sin IF：7.169
作者及单位：中国医学科学院北京协和医学院 陈乃宏
实验动物：CD-1幼鼠
细胞类型：原代皮质神经元（胚胎期14d）
病毒载体：pLKD-U6- Pyk2 shRNA-CMV-eGFP（8.12 × 108 TU/mL）/ pLenti-HIF-1α promoter-EGFP-3FLAG-micro30 shRNA（Pyk2 shRNA）（1.78 × 109TU/mL）/ LV-NC（6.55 × 108 TU/mL）
注射方法：侧脑室（ICV）注射 3μL
熏染履历：MOI=40
新生儿缺氧缺血性脑损伤现在仍缺乏有用的治疗要领。。。。富含脯氨酸的酪氨酸激酶2 (Proline-rich tyrosine kinase 2, Pyk2)是一种非受体酪氨酸激酶，，与成人短暂性缺血性脑损伤高度相关。。。。本文探讨Pyk2在新生儿HI脑损伤中的作用。。。。接纳单侧颈总动脉结扎+低氧袒露的要领建设7日龄小鼠HI模子。。。。构建Pyk2滋扰慢病毒(LV-Pyk2 shRNA)，，于HI前注射至新生小鼠单侧脑室。。。。出生后8 ~ 14 d，，视察大鼠脑梗死体积、病理学改变及神经行为学转变。。。。效果发明Pyk2的磷酸化水平在新生儿HI后显著增添，，而LV-Pyk2 shRNA注射显著减轻了急性HI脑损伤并改善了神经行为下场。。。。在氧糖剥夺作育的皮质神经元中，，抑制Pyk2可显著减轻NMDA受体介导的兴奋性毒性；；在新生儿HI脑损伤中也视察到类似的效果。。。。通过激光散斑比照成像证实晰Pyk2抑制有助于恒久脑血管恢复，，但在Morris水迷宫和新物体识别测试中评估的认知功效没有显着改善。。。。因此，，慢病毒携带HIF-Pyk2 shRNA在缺氧情形中通过HIF-1α启动子介导对Pyk2的滋扰。。。。侧脑室注射LV-HIF-Pyk2 shRNA可显著改善HI治疗新生小鼠的恒久认知功效恢复。。。。以上效果批注Pyk2滋扰对新生儿缺氧缺血性脑损伤具有；；ぷ饔，，并且HIF-1α启动子介导的低氧条件调控是区分低氧期和正常期的有用方法。。。。Pyk2有望成为治疗新生儿HI脑损伤的潜在药物靶点。。。。
图5. 抑制Pyk2减轻新生儿HI后急性脑损伤以及减轻由NMDA受体介导的神经毒性损伤（PMID: 34226665）
文章问题：Nonoxid-HMGB1 Attenuates Cognitive Impairment After Traumatic Brain Injury in Rats
研究内容：创伤性脑损伤
揭晓期刊：Front Med (Lausanne) IF：5.058
作者及单位：广州中山大学隶属第三医院神经外科 郭英
细胞类型：原代皮质神经元（产后1-3d新生大鼠）
病毒载体：pLKD-CMV-mcherry-2A-puro-U6-shSH3RF2/ pLKD-CMV-mcherry-2A-puro-U6
熏染履历：MOI=20
创伤性脑损伤(TBI)成为全球主要的康健肩负。。。。高迁徙率族卵白b1 (HMGB1)是一种炎症介质可增进神经爆发和轴突再生。。。。SH3RF2是一种含E3毗连酶SH3结构域的环指卵白2，，属于SH3RF卵白家族。。。。本文研究HMGB1的氧化还原状态在体外和体内神经突生长和再生中的作用。。。。通过差别的重组HMGB1氧化还原异构体、RNA-seq测序剖析展望潜在靶点、WB和IF检测SH3RF2卵白的转变和漫衍、使用病毒载体举行调控基因表达、构建富含非氧化物hmgb1的外泌体用于治疗TBI大鼠、接纳OF试验和NOR试验评价神经功效。。。。效果批注，，非氧化型HMGB1和fr-HMGB1（fully reduced HMGB1）增进轴突生长和延伸并使得神经元中的SH3RF2显著增添。。。。SH3RF2的下调削弱非氧化型HMGB1的有利作用，，HMGB1可通过SH3RF2改善大鼠TBI后的认知功效障碍。。。。文章证实非氧化物HMGB1是通过上调SH3RF2的表达增进神经突生长和再生，，非氧化型HMGB1是治疗TBI的潜在药物。。。。
图6. 非氧化型HMGB1通过SH3RF2增进轴突生长（PMID: 35479959）
3、原代DRG神经元
文章问题：ZNF382 controls mouse neuropathic pain via silencer-based epigenetic inhibition of Cxcl13 in DRG neurons
研究内容：神经病理性疼痛
揭晓期刊：J Exp Med IF：17.579
作者及单位：浙江大学医学院第二隶属医院 严敏
细胞类型：原代DRG神经元（3-4周龄C57BL/6J小鼠）
病毒载体：pLenti-MCS-EF1a-Cas9-FLAG-P2A-GFP（敲除）
神经损伤引起的背根神经节(dorsal root ganglion, DRG)基因表达的改变是神经病理性疼痛爆发的要害。。。。锌指卵白382 (ZNF382)在神经损伤后的DRG神经元中表达下调，，拯救这种下调可减轻危险性超敏反应。。。。相反，，模拟这种下调可爆发神经病理性疼痛症状，，而敲低C-X-C基序趋化因子13 (CXCL13)或敲除其受体CXCR5可缓解这一症状。。。；；粕，，CXCL13启动子上游的顺式作用默然子通过与ZNF382连系来抑制CXCL13的转录。。。。阻断这一连系或从基因裳佚这一默然子可消除ZNF382对CXCL13转录的抑制作用，，并损害ZNF382诱导的抗危险性感受。。。。别的，，ZNF382的下调破损了默然-启动子环的抑制性表观遗传复合体，，包括组卵白去乙；；1和SET结构域分叉1，，从而导致CXCL13转录激活。。。。因此，，神经病理性疼痛需要ZNF382的下调，，这可能是通过基于默然的表观遗传去抑制DRG神经元中CXCL13，，而CXCL13是神经病理性疼痛的要害加入者。。。。
图7. ZNF382对CXCL13表观遗传修饰的调控需要默然子（PMID: 34762123）
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