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新型病毒載體為整個大腦和身體的神經元提供有用的載體

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-10-03瀏覽次數:795

該病毒已經發展成為將基因傳遞到細胞中的高效載體。為了利用這些特性,科學家們可以將病毒重新編程成一個載體,將其選定的基因載體轉運到人體的細胞核中。這些載體已成為傳遞基因治療疾病或用熒光顏色標記神經元及其結締纖維以繪制其位置的關鍵工具。由于病毒載體被剝奪了自己的基因,剝奪了它們復制的能力,它們不再具有傳染性。因此,用載體實現廣泛的基因遞送是具有挑戰性的。特別是當基因傳遞到難以觸及的器官如大腦時,病毒載體必須通過所謂的血腦屏障,

現在,為了在整個中樞和外周神經系統中實現廣泛的基因傳遞,加州理工學院的研究人員開發了兩種基于腺相關病毒(AAV)的載體的新變體:一種能有效地將遺傳物質轉運到血液中的載體。腦屏障的載體;另一種位于大腦和脊髓外的外周神經被有效吸收,例如那些能夠感知疼痛并調節心率,呼吸和消化的神經。兩個載體都能夠在簡單注入血流后實現目標。該載體可定制,可用作基因治療的一部分,用于治療影響整個中樞神經系統的神經退行性疾病,如亨廷頓舞蹈病,或幫助繪制或調節神經元回路以及它們在疾病期間如何變化。

這項工作在Viviana Gradinaru實驗室,生物學和生物工程助理教授,遺傳醫學研究所研究員,分子和細胞神經科學中心主任,加州理工學院神經科學研究所所長, Chrissy Chen和首席研究員。貝克曼研究所的CLOVER(CLARITY,Optogenetics和Vector Engineering Research)中心。

描述該研究的論文發表在6月26日出版的“自然神經科學”雜志上。

“我們現在已經開發了一系列新的病毒和工具來研究中樞和周圍神經系統,”Gradinaru說。 “我們現在能夠通過低劑量全身注射接觸難以到達區域的神經元,并準確標記具有多種熒光顏色的細胞,以研究它們的形狀和連接,從而實現有效的全腦遞送。”

Gradinaru及其團隊修改了2016年開發的AAV外表面,設計了一種病毒殼或衣殼,可以在靜脈注射后更有效地將基因傳遞給腦和脊髓細胞。他們將新病毒命名為AAV-PHP.eB。

該團隊還開發了另一種稱為AAV-PHP.S的衣殼變體,可轉導外周神經元。

“中樞神經系統以外的中樞具有許多功能,從傳遞感覺信息到控制器官功能,但一些外圍神經回路尚未完全了解,”Beckman研究所CLOVER中心高級研究科學家兼主任Ben Deverman說。 “我們開發了AAV-PHP.S載體,以幫助研究人員使用遺傳編碼的傳感器和工具來研究外圍環路中特定類型神經元的活動和功能,分別使用光或設計藥物來調節神經元放電。”

新的AAV載體還可以提供編碼有色熒光蛋白的基因;這些蛋白質可用于鑒定和標記細胞。在該過程中,將多個AAV(每個具有不同顏色)混合在一起并注射到血液中。當它們到達目標神經元時,每個神經元都會獲得一種獨特的顏色組合,使其具有視覺上不同的色調,使研究人員更容易將其細節與其鄰居的細節區分開來。此外,該團隊設計了一種控制標記神經元數量的技術 - 標記過多的神經元使得無法區分單個神經元 - 這使得研究人員可以使用另一種技術來觀察單個神經元的形狀并將其傳遞通過組織追蹤它們連接纖維。實驗室幫助發展,

“通常,當研究人員希望小鼠或其他動物模型在某些細胞中表達熒光蛋白時,他們需要開發可能需要數月甚至數年才能制作和表征的轉基因動物,”前研究生和第一作者肯說。陳(博士)說。 '17)。 “只需一次注射,我們就可以在注射后的幾周內標記出各種顏色的特定細胞。”

“對于我們新的全身病毒載體 - AAV PHP.S和AAV PHP.eB - 有許多潛在的用途,從外周作圖電路和基因調控元件的快速篩選到使用強大的工具,如CRISPR-Cas9對于基因組編輯,“Gradinaru說。 “但也許最激動人心的提示是,我們的工具與適當的活動調節基因配對,以實現非侵入性深部腦調節,用于治療帕金森病等神經系統疾病。”

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