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狂犬病毒(Rabies Virus,RV)屬于彈狀病毒科(kē)(Rhabdoviridae)狂犬病毒屬(Lyssavirus)。其基因組是長(cháng)約12 kb的單股負鏈RNA,由3′端至5′端依次排列着N、P、M、G和L共5個狂犬病毒的結構基因,分(fēn)别編碼核蛋白、磷蛋白、基質(zhì)蛋白、糖蛋白和轉錄酶大蛋白(如圖1)。
圖1. RV粒子示意圖(圖片來自whelanlab網站) RV在宿主體(tǐ)内,病毒糖蛋白G介導病毒粒子與細胞表面受體(tǐ)結合,通過内吞作(zuò)用(yòng)進入細胞。随後通過pH介導膜融合,促使RV基因組釋放到細胞質(zhì)中(zhōng)。感染病毒粒子内包裝(zhuāng)的L、N、P共同構成的聚合酶複合物(wù)以基因組負鏈RNA為(wèi)模闆啓動轉錄表達,複制,組裝(zhuāng),出芽産(chǎn)生子代病毒。(如圖2)
圖2. 狂犬病毒生命周期示意圖(圖片來自維基百科(kē)) 野生型RV是人畜共患的狂犬病的緻病因子,在神經系統中(zhōng)具(jù)有(yǒu)傳播屬性,對人和動物(wù)均具(jù)有(yǒu)較高緻病性。随着反向遺傳學(xué)手段的成熟,經過改造的RV,可(kě)用(yòng)于神經回路研究。RV感染中(zhōng)樞系統後,主要标記神經元,幾乎不标記膠質(zhì)細胞;被感染的神經元在一定時間内(7-12天)幾乎不發生明顯病變及裂解。目前RV系統可(kě)分(fēn)為(wèi)逆向标記系統和逆向跨單突觸系統。
第一代逆向标記系統(RV-ΔG)
RV的囊膜糖蛋白(glycoprotein,G)是其逆行跨突觸所必需的蛋白,G蛋白缺失的RV(RV-ΔG)會喪失跨突觸能(néng)力,但其複制及轉錄不受影響(可(kě)持續高豐度表達外源基因),因此,RV-ΔG攜帶報告基因後,可(kě)逆向高亮度标記神經元精(jīng)細形态。
第二代逆向标記系統 [RV-N2c(G)-ΔG]
CVS-N2c病毒株具(jù)有(yǒu)更低的神經毒性以及更強的跨突觸突觸傳遞能(néng)力,其G蛋白缺失的RV [RV-N2c(G)-ΔG] 能(néng)在更低的滴度達到與第一代RV-ΔG相同甚至更好的逆向标記效果,且神經毒性更低。
逆向跨單突觸系統(RV-EnvA-ΔG)
利用(yòng)重組的禽類肉瘤病毒(Aviansarcoma-leukosisvirus,ASLV)的外膜蛋白(EnvA)融合蛋白包裝(zhuāng)RV形成的病毒粒子,可(kě)特異性識别EnvA的受體(tǐ)TVA(TVA隻存在于禽類細胞中(zhōng),在哺乳動物(wù)神經元中(zhōng)無表達)介導病毒特異性地感染細胞。利用(yòng)Cre轉基因鼠結合Cre-LoxP控制表達TVA及G蛋白的AAV輔助病毒,可(kě)實現隻在特定區(qū)域特異類型神經元中(zhōng)表達TVA及G蛋白,從而利用(yòng)RV-EnvA-ΔG實現對特異類型神經元的逆向跨單級突觸标記(如圖3)。在此基礎上,使RV-EnvA-ΔG帶上ChR2及GCaMP等基因,可(kě)實現對特異類型神經元的直接輸出網絡進行功能(néng)操縱及活動監測。
圖3. RV-EnvA-ΔG實現神經元的逆向跨單級突觸标記(Callaway, et al., The Journal of neuroscience: the official journal of the Society for Neuroscience, 2015)
應用(yòng)
1)特定區(qū)域特異類型神經元的全腦單級輸入網絡标記;(見案例展示二)
2)兩個區(qū)域特異類型神經元跨單級輸入網絡标記;(見案例展示一)
3)三級連接網絡的跨單突觸标記。
産(chǎn)品列表
布林凱斯RV系列産(chǎn)品分(fēn)為(wèi)RV-CVS株和SAD-B19疫苗株。
RV-CVS株産(chǎn)品列表:
SAD-B19株産(chǎn)品列表:
案例展示
實例一:逆向标記海馬錐體(tǐ)神經元中(zhōng)同時作(zuò)用(yòng)于mPFC和ACB中(zhōng)的GABA能(néng)神經元(圖4,PMID: 31285615)
實驗動物(wù):抑制性神經元(SST, PV, VIP)的Cre小(xiǎo)鼠
使用(yòng)的病毒:RV-EnvA-GFP,AAV-DIO-TVA-hBFP和AAV-DIO-RG
實驗方法和結果:在抑制性神經元(SST, PV, VIP)的Cre小(xiǎo)鼠mPFC腦區(qū)注射RV-EnvA-GFP以及Cre依賴的輔助病毒AAV-DIO-TVA-hBFP和AAV-DIO-RG實現逆向跨單級突觸,同時在ACB腦區(qū)注射從軸突末梢吸收的RV-DG-DsRed,病毒逆向标記海馬體(tǐ)投射到ACB區(qū)的神經元,最終找到海馬體(tǐ)中(zhōng)同時調控mPFC和ACB區(qū)的GABA能(néng)神經元。(如圖4)
圖4. 标記海馬錐體(tǐ)神經元中(zhōng)同時作(zuò)用(yòng)于mPFC和ACB中(zhōng)的GABA能(néng)神經元 實例二VTA多(duō)巴胺能(néng)神經元分(fēn)離的支配NAC和mOT(圖5,PMID: 29251597)
實驗動物(wù):C57BL/6 mice
使用(yòng)的病毒:RV-DG-DsRed和RV-DG-GFP,滴度10的8次方TU
實驗方法和結果:分(fēn)别注入100 nl RV-DG-DsRed和RV-DG-GFP在NAC和mOT中(zhōng),1周後灌流取材,可(kě)在VTA追蹤到神經元。
圖5. VTA多(duō)巴胺能(néng)神經元分(fēn)離的支配NAC和mOT