《Journal of Neuroscience Methods》：Serotype-dependent differences in AAV cellular transduction rates in the hypothalamus of Arctic ground squirrels
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B.W. Laughlin|M.H. Sugiura|D. Tupone|L.E. Fenno|M.M. Weltzin•首次研究了AAV在北极地松鼠大脑中的转导情况。•AAV1、AAV8和AAV9能高效地在AGS下丘脑中实现转导。•与AAV-DJ相比，AAV1在动物体内的转导效
B.W. Laughlin|M.H. Sugiura|D. Tupone|L.E. Fenno|M.M. Weltzin
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首次研究了AAV在北极地松鼠大脑中的转导情况。
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AAV1、AAV8和AAV9能高效地在AGS下丘脑中实现转导。
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与AAV-DJ相比，AAV1在动物体内的转导效率更高。
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在hSyn启动子驱动下，报告基因主要在神经元中表达。
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为在冬眠物种中选择合适的AAV血清型提供了依据。
引言
研究非模式生物有助于探索与大脑能量代谢相关的特殊代谢适应性，而这些适应性在传统实验室模型中要么不存在，要么较为弱化。在神经科学领域，小鼠一直是开发病毒、遗传学及化学遗传学工具的主要研究对象（Deisseroth, 2015）。要将这些方法应用于非模式物种，就需要直接评估载体的性能，因为不同物种及大脑不同区域的衣壳趋向性和转导效率可能存在差异（Aschauer et al., 2013, Hordeaux et al., 2018）。
北极地松鼠是一种研究极端代谢适应性的重要非模式系统。在冬眠期间，它们会出现显著的代谢可塑性变化，包括葡萄糖脑代谢率的变化以及代谢抑制现象。这些变化与神经元可塑性以及对抗骨骼肌和骨骼萎缩的能力有关（Arendt and Bullmann, 2013, Bogren et al., 2016, Drew et al., 2023, Goropashnaya et al., 2025, Richter et al., 2015）。此外，北极地松鼠还能耐受脑缺血/再灌注损伤（Bhowmick and Drew, 2017, Dave et al., 2006）。这些适应性为研究那些在传统实验室物种中难以观察到的神经保护机制和代谢机制提供了独特机会。
腺相关病毒是现代神经科学中的基础工具，但其在不同生物学环境中的性能仍需验证。AAV血清型属于不同的衣壳变体，它们在受体相互作用、组织扩散能力以及细胞趋向性方面存在差异，从而导致转导效率以及向神经元或非神经元细胞群体转移的倾向因环境而异。尽管AAV2和AAV9已在13线地松鼠中被成功应用（Junkins et al., 2024, Zhang et al., 2021），但其在北极地松鼠中的表现尚未经过系统研究。因此，我们选择了AAV1、AAV8和AAV9——这些都是常见的天然存在的衣壳类型，在啮齿类动物大脑中的神经元基因递送方面已有成熟的应用经验；同时还选择了AAV-DJ，这是一种经过合理设计的混合衣壳，据称能在某些情况下提升转导效率。由于本研究使用的北极地松鼠是野外捕获的而非实验室培育的，其生物学差异较大，因此实验重复性有限。在这种条件下，对AAV在北极地松鼠脑组织中的性能进行实证验证，对于确定未来通过病毒进行操作的可行性和结果的可解释性至关重要。
在本研究中，我们以成年北极地松鼠为对象，通过对照侧注射的方式，检测了多种AAV血清型在背内侧下丘脑周围区域内的转导效率，该区域与体温调节以及与冬眠和日常蛰伏相关的下丘脑回路密切相关（Ambler et al., 2022, Frare et al., 2019, Morrison et al., 2025, Morrison and Nakamura, 2011）。
章节要点
实验动物
所有动物的饲养及实验操作均遵循《实验室动物护理和使用指南》的要求，并已获得阿拉斯加费尔班克斯大学动物护理与使用委员会的批准。
本研究共使用了8只野生成年北极地松鼠（Urocitellus parryii），其中包括4只雌性（体重616±77克）和4只雄性（体重857±150克）。这些动物是在2024年夏季于阿拉斯加布鲁克斯山脉的北部山脚地区捕获的。
AAV血清型可在AGS下丘脑中实现强效的报告基因表达，且神经元表达比例较高
所有被检测的AAV血清型在下丘脑中都能产生强烈且具有空间定位性的报告基因表达。这种表达仅限于注射侧，同时如预期那样，还会扩展到背内侧下丘脑周围的更广泛区域，涵盖多个冠状面以及相邻的下丘脑结构（图1A–C）。高倍图像（图1D）显示了AAV1-EGFP和另一种病毒载体对应的报告基因阳性细胞体，这些细胞体上存在NeuN免疫反应信号的重叠。
讨论
我们比较了AAV1、AAV8、AAV9和AAV-DJ在AGS下丘脑中的细胞转导效率，发现AAV1的细胞转导效率明显高于AAV-DJ。而AAV8和AAV9的细胞转导效率则与AAV1相当。细胞转导效率是通过报告基因信号（mCherry或EGFP）与DAPI标记的细胞核之间的重叠程度来确定的。在所有血清型中，报告基因表达都在NeuN阳性细胞中更为集中。
CRediT作者贡献说明
B.W. Laughlin：概念设计、数据整理、定量分析、实验研究、方法设计。M.H. Sugiura：数据整理、实验研究、项目管理、论文撰写与修订。D. Tupone：概念设计、资源获取、论文撰写与修订。L.E. Fenno：概念设计、论文撰写与修订。M.M. Weltzin：概念设计、资金筹集、项目管理、监督工作、论文撰写与修订。
伦理声明
所有动物的饲养及实验操作均遵循《实验室动物护理和使用指南》的要求，并已获得阿拉斯加费尔班克斯大学动物护理与使用委员会的批准。
利益冲突声明
作者声明不存在任何财务或非财务方面的利益冲突。
致谢
本研究得到了美国国家普通医学科学研究所的资助，项目编号为P20GM130443。L.E.F.还获得了克莱顿研究基金会、W.M.凯克基金会、BD2基金会、WoodNext基金会、美国国家科学基金会（项目编号24323797）以及瓦格纳酒精与成瘾研究中心的资助。D.T.则获得了库尼基金会癌症研究探索基金的支持。作者们还要感谢Kelly Drew对本文提出的宝贵意见和反馈。
