神經元

神經元即神經細胞，是構成神經系統最基本的結構和功能單位。大腦由大量相互連接的神經元組成，科學家們開展了大量的研究來解析關于神經元的奧秘。本文中，小編整理了病毒載體助力阿爾茲海默癥、抑郁癥以及大腦神經發育等相關研究成果，以期為科研人er提供新的研究思路！

1、原代海馬神經元

文章標題：Intracellular accumulation of tau inhibits autophagosome formation by activating TIA1-amino acid-mTORC1 signaling

研究內容：自噬功能障礙與阿爾茨海默癥

發表期刊：Mil Med Res IF：34.915

作者及單位：華中科技大學 王建枝教授

細胞類型：原代海馬神經元（來源18d胎鼠）

病毒載體：Lenti-eGFP-hTau/ Lenti-eGFP-C1/ LentieGFP-P2A-hTau/ Lenti-eGFP-P2A-C1

自噬功能障礙在阿爾茨海默病(AD)的tau蛋白累積和神經變性中起著至關重要的作用。本研究旨在探討tau蛋白的積累是否以及如何反過來影響自噬。研究表明通過過表達人類全長野生型tau蛋白模擬AD樣tau蛋白累積可誘導自噬缺陷。增加的tau蛋白可以與T細胞胞內抗原1的朊病毒相關結構域(PRD-TIA1)結合，顯著增加細胞間氨基酸水平，同時伴隨mTORC1活性的上調，抑制自噬體形成。如預期，這種tau誘導的自噬體形成不足反過來加劇了tau的積累。重要的是，通過過表達PRD-TIA1阻斷TIA1和tau的相互作用、通過shRNA下調內源性TIA1的表達、或通過小蛋白水解靶向嵌合體(PROTAC)下調tau蛋白水平，均可以顯著減輕tau誘導的自噬損傷。

圖1. Tau正向調節TIA1在海馬神經元中的胞質定位（PMID: 35799293）

文章標題：Stress-induced reduction of Na⁺/H⁺ exchanger isoform 1 promotes maladaptation of neuroplasticity and exacerbates depressive behaviors

研究內容：抑郁癥

發表期刊：Sci Adv IF：14.957

作者及單位：山東大學齊魯醫學院基礎醫學院 于書彥教授

實驗動物：雄性Thy1-Cre小鼠

細胞類型：原代海馬神經元（來源P1新生大鼠）

病毒載體：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

抑郁癥(Major depression disorder, MDD)是一種以特定腦區神經元活動異常為特征的神經精神疾病。細胞內pH（pHi）穩態是維持正常神經元功能的關鍵因素。研究發現慢性應激可誘導動物模型的抑郁樣行為，并下調海馬Na⁺/H⁺交換體1（NHE1）的表達，NHE1是神經元內pHi的主要決定因素。敲低海馬CA1區錐體神經元NHE1導致細胞內酸化，促進樹突棘丟失，降低興奮性突觸傳遞，增強大鼠對應激暴露的易感性。此外，E3泛素連接酶cullin4A可能促進NHE1的泛素化和降解，從而誘導不平衡的pHi對突觸過程的影響。電生理數據也提示，神經可塑性適應不良導致的海馬神經元興奮性異?？赡軈⑴c了MDD的發病機制。

圖2. AAV立體定位注射＆LV體外感染神經元（PMID: 36367929）

文章標題：p85S6K sustains synaptic GluA1 to ameliorate cognitive deficits in Alzheimer’s disease

研究內容：阿爾茲海默癥

發表期刊：Transl Neurodegener IF：9.883

作者及單位：上海交通大學醫學院 邱瑜教授

細胞類型：原代海馬神經元（來源新生24h的SD大鼠海馬組織）

病毒載體：LV-OE-p70S6K/ LV-OE-p85S6K/ LV-OE-Flag-p85S6KT421A/ LV-NC

感染經驗：MOI=4

核糖體蛋白S6激酶1 (S6K1)是一種絲氨酸-蘇氨酸激酶，有兩種主要亞型:p70S6K (70-kDa亞型)和p85S6K (85-kDa亞型)。p70S6K及其上游哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)已被證明參與學習和記憶，并參與阿爾茨海默病(AD)的病理生理過程。本文驗證了p85S6K在突觸后密集區中富集，敲低p85S6K會導致空間和識別記憶的缺陷。此外，p85S6K可以通過突觸相關蛋白97和a激酶錨定蛋白79/150與AMPA受體的GluA1亞基相互作用。機制研究表明，p85S6K可以直接在Ser845磷酸化GluA1并增加突觸中GluA1的數量，從而維持突觸功能和脊柱密度。此外，我們發現p85S6K在AD患者和AD小鼠大腦的突觸體室中特異性降低。過表達p85S6K可改善轉基因AD模型小鼠的突觸功能和認知功能障礙。這些發現為p85S6K作為AD治療潛在靶點提供了一種見解。

圖3. p85S6K磷酸化GluA1并促進脊柱密度和突觸強度（PMID: 36624510）

2、原代大腦皮層神經元

文章標題：Sevoflurane impairs m6A-mediated mRNA translation and leads to fine motor and cognitive deficits

研究內容：大腦神經發育

發表期刊：Cell Biol Toxicol IF：6.819

作者及單位：中國科學院上海藥物研究所 馮林音研究員

實驗動物：C57BL/J6小鼠

細胞類型：原代皮質神經元（胚胎期14.5d）

病毒載體：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

在臨床手術中發現，多次麻醉的患兒可能會導致認知和精細運動控制缺陷的風險增加，長時間麻醉的兒童在術后6個月時精細運動技能受損。研究發現YT521-B同源結構域家族1 (YTHDF1)是一種重要的N6基因編碼蛋白，在多次七氟醚麻醉暴露后，YTHDF1在幼鼠前額葉皮質中顯著下調。七氟醚導致小鼠皮質神經元的蛋白質合成減少可以通過YTHDF1得到挽救，這表明麻醉可能通過影響m6A依賴的mRNA翻譯來影響早期腦發育。全轉錄組證明小鼠前額葉皮質中，突觸前蛋白突觸素被m6A甲基化特異性修飾并與YTHDF1相關，并且突觸素的m6A甲基化隨著七氟醚的多次暴露而降低。多次麻醉暴露的小鼠，精細運動控制技能和認知功能受損，而這些影響通過可通過血腦屏障(BBB)的病毒遞送系統重新引入的YTHDF1完全逆轉。研究揭示通過N6-甲基腺苷甲基化的mRNA翻譯調節受損是麻醉影響年輕大腦神經發育的潛在機制。

圖4：七氟醚在體外抑制YTHDF1依賴性蛋白合成（PMID: 33928466）

文章標題：Pyk2 inhibition attenuates hypoxic-ischemic brain injury in neonatal mice

研究內容：新生兒缺氧缺血性腦損傷

發表期刊：Acta Pharmacol Sin IF：7.169

作者及單位：中國醫學科學院北京協和醫學院 陳乃宏

實驗動物：CD-1幼鼠

細胞類型：原代皮質神經元（胚胎期14d）

病毒載體：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）

注射方式：側腦室（ICV）注射 3μL

感染經驗：MOI=40

新生兒缺氧缺血性腦損傷目前仍缺乏有效的治療方法。富含脯氨酸的酪氨酸激酶2 (Proline-rich tyrosine kinase 2, Pyk2)是一種非受體酪氨酸激酶，與成人短暫性缺血性腦損傷高度相關。本文探討Pyk2在新生兒HI腦損傷中的作用。采用單側頸總動脈結扎+低氧暴露的方法建立7日齡小鼠HI模型。構建Pyk2干擾慢病毒(LV-Pyk2 shRNA)，于HI前注射至新生小鼠單側腦室。出生后8 ~ 14 d，觀察大鼠腦梗死體積、病理學改變及神經行為學變化。結果發現Pyk2的磷酸化水平在新生兒HI后顯著增加，而LV-Pyk2 shRNA注射顯著減輕了急性HI腦損傷并改善了神經行為結局。在氧糖剝奪培養的皮質神經元中，抑制Pyk2可顯著減輕NMDA受體介導的興奮性毒性；在新生兒HI腦損傷中也觀察到類似的結果。通過激光散斑對比成像證明了Pyk2抑制有助于長期腦血管恢復，但在Morris水迷宮和新物體識別測試中評估的認知功能沒有明顯改善。因此，慢病毒攜帶HIF-Pyk2 shRNA在缺氧環境中通過HIF-1α啟動子介導對Pyk2的干擾。側腦室注射LV-HIF-Pyk2 shRNA可顯著改善HI治療新生小鼠的長期認知功能恢復。以上結果表明Pyk2干擾對新生兒缺氧缺血性腦損傷具有保護作用，并且HIF-1α啟動子介導的低氧條件調控是區分低氧期和正常期的有效方式。Pyk2有望成為治療新生兒HI腦損傷的潛在藥物靶點。

圖5. 抑制Pyk2減輕新生兒HI后急性腦損傷以及減輕由NMDA受體介導的神經毒性損傷（PMID: 34226665）

文章標題：Nonoxid-HMGB1 Attenuates Cognitive Impairment After Traumatic Brain Injury in Rats

研究內容：創傷性腦損傷

發表期刊：Front Med (Lausanne) IF：5.058

作者及單位：廣州中山大學附屬第三醫院神經外科 郭英

細胞類型：原代皮質神經元（產后1-3d新生大鼠）

病毒載體：pLKD-CMV-mcherry-2A-puro-U6-shSH3RF2/ pLKD-CMV-mcherry-2A-puro-U6

感染經驗：MOI=20

創傷性腦損傷(TBI)成為全球主要的健康負擔。高遷移率族蛋白b1 (HMGB1)是一種炎癥介質可促進神經發生和軸突再生。SH3RF2是一種含E3連接酶SH3結構域的環指蛋白2，屬于SH3RF蛋白家族。本文研究HMGB1的氧化還原狀態在體外和體內神經突生長和再生中的作用。通過不同的重組HMGB1氧化還原異構體、RNA-seq測序分析預測潛在靶點、WB和IF檢測SH3RF2蛋白的變化和分布、利用病毒載體進行調控基因表達、構建富含非氧化物hmgb1的外泌體用于治療TBI大鼠、采用OF試驗和NOR試驗評價神經功能。結果表明，非氧化型HMGB1和fr-HMGB1（fully reduced HMGB1）促進軸突生長和延伸并使得神經元中的SH3RF2顯著增加。SH3RF2的下調減弱非氧化型HMGB1的有利作用，HMGB1可通過SH3RF2改善大鼠TBI后的認知功能障礙。文章證明非氧化物HMGB1是通過上調SH3RF2的表達促進神經突生長和再生，非氧化型HMGB1是治療TBI的潛在藥物。

圖6. 非氧化型HMGB1通過SH3RF2促進軸突生長（PMID: 35479959）

3、原代DRG神經元

文章標題：ZNF382 controls mouse neuropathic pain via silencer-based epigenetic inhibition of Cxcl13 in DRG neurons

研究內容：神經病理性疼痛

發表期刊：J Exp Med IF：17.579

作者及單位：浙江大學醫學院第二附屬醫院 嚴敏

細胞類型：原代DRG神經元（3-4周齡C57BL/6J小鼠）

病毒載體：pLenti-MCS-EF1a-Cas9-FLAG-P2A-GFP（敲除）

神經損傷引起的背根神經節(dorsal root ganglion, DRG)基因表達的改變是神經病理性疼痛發生的關鍵。鋅指蛋白382 (ZNF382)在神經損傷后的DRG神經元中表達下調，挽救這種下調可減輕傷害性超敏反應。相反，模擬這種下調可產生神經病理性疼痛癥狀，而敲低C-X-C基序趨化因子13 (CXCL13)或敲除其受體CXCR5可緩解這一癥狀。機制上，CXCL13啟動子上游的順式作用沉默子通過與ZNF382結合來抑制CXCL13的轉錄。阻斷這一結合或從基因上刪除這一沉默子可消除ZNF382對CXCL13轉錄的抑制作用，并損害ZNF382誘導的抗傷害性感受。此外，ZNF382的下調破壞了沉默-啟動子環的抑制性表觀遺傳復合體，包括組蛋白去乙?；?和SET結構域分叉1，從而導致CXCL13轉錄激活。因此，神經病理性疼痛需要ZNF382的下調，這可能是通過基于沉默的表觀遺傳去抑制DRG神經元中CXCL13，而CXCL13是神經病理性疼痛的關鍵參與者。

圖7. ZNF382對CXCL13表觀遺傳修飾的調控需要沉默子（PMID: 34762123）

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