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AAV助力靶向小胶质细胞的策略

作者:上海吉凯基因医学科技股份有限公司 2023-06-30T14:17 (访问量:24309)

100年前西班牙科学家Pı´o del Rı´o-Hortega在一次实验中发现一种新的细胞类型是神经胶质细胞,他称其为小胶质细胞,因为它们的体细胞很小,比星形胶质细胞小得多。自此以后小胶质细胞开始成为神经细胞的一员,慢慢进入人们的视野。最近的二十年科学家[1]目光主要聚焦在小胶质细胞在大脑中生理学和病理学中的作用。小胶质细胞的一个显着特征是其运动性,可对大脑微环境进行实时动态监测。此外小胶质细胞可以进行突触修剪,尤其是在在发育期。在病理情况下,小胶质细胞执行经典的免疫功能,释放炎性因子和吞噬细胞碎片(凋亡细胞,轴突和髓磷脂废物)。小胶质细胞能够与神经元类型发生联系:影响神经元连接及功能;参与神经干细胞(NSC)和神经发生;促进少突胶质细胞生长、髓鞘形成、髓鞘再生 ;促进血管生成;星形胶质细胞和血脑屏障的通透性等等系列作用。

目前可通过敲入基因的手段实现对小胶质细胞的标记,通过病毒载体工具实现对小胶质细胞的特异性操纵。基于病毒的基因传递系统的两个主要组成部分是:首先由结构蛋白和酶组成的包装元件,合成病毒;其次,在细胞类型特异性启动子下驱动的编码感兴趣基因的转移载体。早期借助AAV6为载体,F4/80和 CD68为启动子实现特异性标记小胶质细胞,但是感染细胞的效率低、存在部分脱靶、引起组织免疫反应等问题。

2022年7月25日北京生命科学研究所罗敏敏/林睿团队开发了高效、便捷、一体化操纵小胶质细胞的AAV病毒载体工具,极大促进小胶质细胞的功能研究[2]



文中介绍的AAV新血清MG1.2,不仅能够高效标记小胶质细胞,而且不引起小胶质细胞的激活。

吉凯基因结合多年的经验,今天为大家推荐在野生型小鼠标记小胶质细胞的方案:AAVMG1.2-F4/80,局部注射1ul/位点,1E+13vg/ml,建议小伙伴先做预实验。

为了进一步增加小胶质细胞的靶向策略,借助转基因小鼠,CX3CR1-Cre小鼠+AAV-DIO的策略,是当前标记小胶质细胞的第一梯队方案[3]

本文中,作者将两对反向的loxp位点,插入到EGFP两端,构建在AAV6中,借助AAV6注射到CX3CR1-Cre小鼠的脑中,高效标记小胶质细胞。1ul/位点,1E+13vg/ml。综合两篇文献,我为老师们推荐的是AAVMG1.2-CAG-DIO,注射到CX3CR1-Cre小鼠的脑中。

AAV-DIO系统,除了介导CX3CR1-Cre小鼠的基因敲低,还可以介导CX3CR1-Cre小鼠的基因过表达[4]


在这篇文献中,作者将目的基因转录本的两端插入了,两对相向的loxp位点后,一同构建进入AAV,将AAV注入CX3CR1-Cre小鼠的脑内,最终达到了在小胶质细胞内过表达目的基因ANXA1的实验目的。其实,CX3CR1-Cre小鼠本身就具有小胶质细胞的靶向特异性,所以在AAV-DIO系统中,选择广谱启动子CAG就足够。


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结 语



总结一下,老师们如果想靶向小胶质细胞,首推AAVMG1.2-CAG-DIO+CX3CR1-Cre小鼠的方案。如果为了补实验,时间不充足,次推AAVMG1.2-F4/80,注射到野生型小鼠的脑中。想了解AAV是如何助力Cre-loxp系统,加快实验进程的老师们,可以观看吉凯基因B站上的直播回放(点击查看)。感兴趣的老师,还可以联系吉凯后台领取PPT。祝老师们实验顺利,生活愉快。



【参考文献】

[1].Amanda Sierra, Rosa C. Paolicelli, and Helmut Kettenmann,Cien An˜ os de Microglı´a: Milestones in a Century of Microglial Research;Trends in Neurosciences, November, Vol. 42, No. 11.

[2].Lin R, Zhou Y, Yan T, Wang R, Li H, Wu Z, Zhang X, Zhou X, Zhao F, Zhang L, Li Y, Luo M. Directed evolution of adeno-associated virus for efficient gene delivery to microglia. Nat Methods. 2022 Aug;19(8):976-985. doi: 10.1038/s41592-022-01547-7. Epub 2022 Jul 25. PMID: 35879607.

[3].Mao M, Xia Q, Zhan GF, Chu QJ, Li X, Lian HK. SENP6 induces microglial polarization and neuroinflammation through de-SUMOylation of Annexin-A1 after cerebral ischaemia-reperfusion injury. Cell Biosci. 2022 Jul 22;12(1):113. doi: 10.1186/s13578-022-00850-2. PMID: 35869493; PMCID: PMC9308285.

[4].Zheng L, Wang Y, Shao B, Zhou H, Li X, Zhang C, Sun N, Shi J. Multiple Mild Stimulations Reduce Membrane Distribution of CX3CR1 Promoted by Annexin a1 in Microglia to Attenuate Excessive Dendritic Spine Pruning and Cognitive Deficits Caused by a Transient Ischemic Attack in Mice. Neurosci Bull. 2022 Jul;38(7):753-768. doi: 10.1007/s12264-022-00847-4. Epub 2022 Mar 30. PMID: 35352285; PMCID: PMC9276903.

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