基于mScarlet荧光蛋白的Ci1报告小鼠品系开发及其在组织透明化技术中的增强荧光应用

为解决传统转基因小鼠荧光蛋白在组织透明化处理后信号衰减严重的问题，研究人员开发了基于mScarlet红色荧光蛋白的Ci1报告小鼠品系。该研究通过将3拷贝mScarlet基因插入H11安全港位点，实现了无荧光泄漏、高信号强度及优异的溶剂耐受性，显著提升了中枢与周围神经系统的三维成像效果，为神经科学和生物医学研究提供了更高效的工具。

　　

近年来，组织透明化技术（Tissue Clearing）的突破性进展为神经科学研究带来了革命性的变革。通过化学处理去除脂质并保留蛋白质，这些技术使得生物组织的三维形态分析成为可能。然而，传统转基因小鼠品系中使用的荧光蛋白（如tdTomato和GFP）并未针对组织透明化流程进行优化，导致处理后荧光信号大幅衰减。这一挑战在周围神经研究中尤为突出，因为长距离轴突投射需要穿越多种组织类型，而不同组织的透明化需求各异。

针对这一难题，来自首都医科大学基础医学院、北京天坛医院和中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心的研究团队开发了一种新型荧光报告小鼠品系——Ci1（Ci代表中国脑研究所CIBR）。该品系基于高亮度红色荧光蛋白mScarlet，通过基因编辑技术将其插入H11安全港位点，成功解决了传统报告小鼠在组织透明化应用中的信号衰减和泄漏问题。相关研究成果发表在《Neuroscience Bulletin》上，为神经科学和生物医学研究提供了更强大的工具。

研究团队主要采用了以下关键技术方法：利用CRISPR-Cas9系统将3拷贝mScarlet基因插入小鼠H11位点；通过多种Cre驱动小鼠（如Nav1.8-Cre、Wnt1-Cre等）验证报告基因的特异性表达；应用PEGASOS和TESOS等组织透明化方法评估荧光稳定性；使用共聚焦显微镜进行高分辨率三维成像。

研究结果部分，作者通过多个实验系统验证了Ci1报告小鼠的优越性能：

"Generation of the Ci1 Reporter Mouse Strain"部分显示，将3拷贝mScarlet通过P2A/T2A自剪切序列串联后插入H11位点，成功构建了健康且正常发育的转基因小鼠。

"No non-specific Fluorescence Leakage"部分证实，与Rosa26位点构建的Ai14小鼠相比，Ci1纯合子小鼠在各种器官中均未检测到荧光泄漏，解决了传统报告小鼠的非特异性表达问题。

"Ci1 Mice Show A Stronger Fluorescence Signal Intensity"部分通过AAV-hSyn-Cre脑区注射实验证明，Ci1标记的神经元胞体和轴突荧光强度显著高于Ai14小鼠。

"Ci1 Reporter Mice Label Peripheral Nerves Better"部分显示，在Wnt1-Cre驱动的周围神经标记中，Ci1在无毛和有毛皮肤中的荧光强度是Ai14的2-3倍。

"Ci1 Reporter Mice can be Crossed with Various Tissue-specific Cre Transgenic Mice"部分验证了该品系与多种Cre品系（如Nav1.8-Cre、Vgat-Cre等）的良好兼容性，且无Ai140品系常见的胚胎致死现象。

"Fluorescence Intensity of Ci1 Reporter Remains Stable"部分通过PEGASOS透明化处理证明，mScarlet荧光强度在处理后保持稳定，而tdTomato信号衰减至初始值的40%。

"The Ci1 Reporter Enables Sub-micron Resolution Deep Imaging"部分展示了结合TESOS方法，在Nav1.8-Cre;Ci1小鼠前爪中实现了0.4μm×0.4μm×1.5μm体素分辨率的三维成像，清晰显示了伤害性感受神经元的完整形态。

研究结论指出，Ci1报告小鼠具有三大显著优势：首先，选择H11而非传统Rosa26位点彻底解决了非特异性泄漏问题；其次，mScarlet荧光蛋白相较于tdTomato具有更好的光稳定性和化学稳定性；第三，较小的分子量（26.4kDa）使其在轴突运输中表现更优。这些特性使Ci1特别适合用于周围神经系统研究，解决了长距离轴突标记和强组织自发荧光的成像难题。

该研究的创新性在于首次将mScarlet应用于转基因报告小鼠，并通过位点选择和基因设计优化解决了传统报告系统的关键缺陷。作为神经科学研究的新工具，Ci1小鼠不仅适用于中枢神经系统精细结构解析，更能满足周围神经全脑投射图谱绘制等前沿研究需求，为理解神经系统的发育、功能和疾病机制提供了强有力的技术支持。