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该研究发现 AAV-MG1.2 衣壳并非如预期靶向小胶质细胞,而是特异性标记前脑兴奋性神经元(如海马 CA1 锥体神经元深层),在鼠和大鼠中均有效,可用于 Cre-loxP 系统和狂犬病毒单突触追踪,为神经环路研究提供新工具。
研究背景与目的
兴奋性神经元是大脑皮层和海马的主要细胞类型,在正常功能和疾病中起关键作用,但现有病毒遗传工具特异性不足。本研究重新评估了最初被认为靶向小胶质细胞的 AAV 衣壳 AAV-MG1.2,探究其对兴奋性神经元的选择性及跨物种应用潜力。
AAV-MG1.2 的神经元特异性验证
通过立体定位注射 AAV-MG1.2-CAG-tdTomato/eGFP 到野生型小鼠海马和视觉皮层,免疫组化显示其标记的细胞几乎均为神经元(NeuN+),而与小胶质细胞标记物 Iba1 和星形胶质细胞标记物 GFAP 无共定位,神经元特异性接近 100%。进一步用 GABA 染色区分抑制性神经元,发现 AAV-MG1.2 标记的神经元中仅极少比例为 GABA+抑制性神经元,证实其主要靶向兴奋性神经元。
空间转录组学验证
利用 MERFISH 技术对注射 AAV-MG1.2-CAG-tdTomato 的小鼠海马组织进行分析,在 83,007 个细胞中,96.20% 的 tdTomato+神经元为兴奋性神经元,进一步验证了其特异性。该技术同时检测病毒转基因和内源性 RNA,提供了单细胞分辨率的空间信息。
CA1 锥体神经元深层的滴度依赖性标记
AAV-MG1.2 对海马 CA1 锥体神经元的标记具有滴度依赖性。低滴度时特异性标记深层神经元,高滴度时覆盖深层和浅层。通过与 AAV9 对比,证实该特性由 AAV-MG1.2 衣壳本身决定,而非病毒扩散差异。层特异性评分显示低滴度时深层标记特异性显著更高。
神经环路追踪应用
将 AAV-MG1.2 与 Cre-loxP 系统结合,注射 AAV-MG1.2-CAG-eGFP-Cre 到 Ai9 小鼠,结果显示 Cre 重组酶主要在兴奋性神经元中表达,可用于遗传操作。进一步利用狂犬病毒单突触追踪技术,成功绘制了海马 CA1 和视觉皮层兴奋性神经元的前突触连接,验证了其在神经环路映射中的实用性。
跨物种特异性验证
在大鼠海马 CA1 注射 AAV-MG1.2-CAG-tdTomato,免疫染色显示 96.73% 的标记细胞为神经元,94.93% 为兴奋性神经元,表明其特异性在啮齿类动物间保守,拓宽了应用范围。
讨论与局限
AAV-MG1.2 为前脑兴奋性神经元研究提供了高效工具,尤其适用于无转基因模型的物种。但其在纹状体等区域会感染抑制性中间神经元,应用时需注意区域特异性。未来需进一步解析其靶向机制,并探索在灵长类中的应用潜力,为神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)研究提供新途径。