炎炎夏日，蚊蟲叮咬導致瘙癢難耐總是令人心煩意亂。瘙癢是生活中常見的引起人搔抓欲望的一種令人不愉快的感受。與之相似的同位傷害性感覺疼痛。瘙癢與疼痛盡管是截然不同的兩種感受，但一直以來痛癢都密切聯系在一起，其中不乏兩者聯立的成語，如“痛癢相關”、“無關痛癢”、“不痛不癢”等。
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而在神經生理領域，痛覺和癢覺之間的神經調控關系一直沒有定論,甚至在痛覺和癢覺是否屬于同一種感覺上都沒有達成廣泛共識。相續提出諸如特異性理論（specificity theory）、強度理論（intensity theory）、選擇性理論（selectivity theory）、模式理論（pattern theory）等。
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2022年7月29日陸軍軍醫大學基礎醫學院李紅麗、隋建峰、吳廣延團隊在《Science Advances》（IF=14.957）在線發表題為“Itch-specific neurons in the ventrolateral orbital cortex selectively modulate the itch processing”的研究，揭示了眶額葉皮層（VLO）內存在選擇性調控瘙癢的特異性神經元。
結果
VLO神經元參與瘙癢和痛覺調制
腹外側眶皮層 (ventrolateral orbital cortex, VLO) 是眶皮層(orbital cortex)的主要組成，參與痛覺感受和痛覺調制。神經影像學研究顯示，眶皮層在瘙癢處理過程中被激活。然而，VLO在瘙癢調制中的作用仍不清楚?；诖?，研究者首先借助化學遺傳學和光遺傳學技術發現，抑制VLO神經元顯著降低了動物搔抓行為及痛覺相關行為，提示了VLO神經元在瘙癢和疼痛調制的重要作用。
通過Tet-Off技術選擇性標記瘙癢神經元
VLO不同的神經元群體在參與瘙癢和痛覺調制中是否發揮不同的作用呢？為解答這一問題，研究者引入c-Fos的標記體系和Tet-Off系統，以探究VLO中是否存在特異性參與瘙癢調制的神經元。作者將rAAV2/9-c-Fos-tTA 和rAAV2/9-TRE-tight-mCherry混合注射VLO，在此系統中，mCherry的表達需要tTA和TRE啟動子結合，給予動物強力霉素（Dox）后，tTA和Dox結合的復合體不能和TRE結合，mCherry不表達，因此，只有在停止給予Dox后，被激活的VLO神經元表達mCherry。
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基于此系統，研究人員通過設置系列對比實驗，驗證了Tet-Off技術標記瘙癢-搔抓時活躍神經元的有效性。
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VLO中不同神經元分別調控瘙癢與疼痛行為
在標記疼痛或瘙癢特異性神經元的基礎上，研究人員在VLO混合注射rAAV2/9-c-Fos-tTA和rAAV2/9-TRE-tight-jGCaMP7s病毒載體并埋入光纖，同時給予Dox處理，接下來，連續3天停止給予Dox藥物后，注射5-HT致癢劑后繼續給予含Dox的飼料飼養。通過在體光纖記錄觀察發現，當動物被注射致癢劑（5-HT、Compound 48/80、氯喹）時，只有瘙癢特異性神經元的鈣信號強度提升，并且該群神經元鈣信號在動物被注射致痛劑（AITC）時沒有變化。相似的特異性活躍，也在VLO疼痛特異性神經元上被觀察到。
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進一步，研究者通過光遺傳學技術和化學遺傳學技術調控這兩類神經元分析對動物瘙癢/疼痛行為的影響?；瘜W遺傳學抑制瘙癢神經元時，可顯著降低動物搔抓行為，但不影響疼痛行為。
同時，光遺傳直接激活瘙癢神經元時，僅增強動物的瘙癢行為而不改變疼痛行為。這一結果也在調控疼痛神經元上被發現。這些行為實驗結果，揭示了瘙癢與疼痛在VLO腦區可能是被兩群不同的神經元分別調控。
VLO腦區痛/癢特異性神經元不共標
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最后，研究人員通過Tet-Off技術結合c-Fos免疫熒光染色，在相同動物上實現區別標記瘙癢神經元與疼痛神經元，證實VLO腦區瘙癢神經元與疼痛神經元在空間位置上不共標，動物的瘙癢與疼痛由VLO腦區兩群不同的神經元分別調控。
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總結
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該研究通過c-Fos標記技術、Tet-Off技術與鈣成像、光遺傳學、化學遺傳學結合，在大腦層面研究了眶額葉皮層中兩群不同的神經元區別調控瘙癢與疼痛行為。盡管不論是外周層面還是大腦層面瘙癢與疼痛之間的神經調控機制遠未完全清楚，但通過Tet-Off標記方法仍然為今后比較研究兩群功能相近的神經元提供了可行之路。
陸軍軍醫大學江山、王屹松為該論文的共同第一作者；陸軍軍醫大學李紅麗教授、隋建峰教授、吳廣延博士為該論文的共同通訊作者。
借助即刻早基因c-Fos標記技術和Tet系統，可以實現標記活動相關細胞集群，并對這群細胞進行特定時間的基因調控或生理操作。這套巧妙的設計為活動相關細胞集群的研究提供了思路，也被多個領域科學家廣泛應用。和元生物有幸為研究者提供實驗中使用的大量AAV病毒載體，助力神經科學研究！