新的病毒载体工具将帮助扩大神经回路研究的范围

霍华德休斯医学研究所的科学家们Janelia研究校园和加州大学伯克利分校的神经科学家已经开发出一种强大的新工具叫做rAAV2-retro病毒载体,有效地进入和穿越漫长的神经元连接大脑不同区域的预测。基因编码的标记细胞或监视工具或操纵他们的活动可以打包的病毒和交付给组内神经元信号到一个特定的大脑的一部分,创造新机会来研究大规模神经网络。

化学染料一直被用来跟踪神经预测。然而,病毒载体,被运送到神经元细胞体一样有效的染料有明显的优势:它提供了一个基因的有效载荷细胞它会感染。“我们已经进行了严格的分析来证明这个工具比任何东西更有效,而且,基于反馈从我们的同事在神经科学,我们相信,它将扩大范围的神经电路的研究,“说Janelia组长真主安拉Karpova,领导的大规模开发和测试rAAV2-retro。最终,Karpova和她的同事说,rAAV2-retro也可能使基因疗法的有效交付细胞受到神经退行性疾病的影响。Karpova和她的同事们报道rAAV2-retro 10月6日,2016年,《华尔街日报》神经元。

Karpova说,新的工具可以帮助解决一个神经科学家经历很多挫折,他们试图解决如何在大脑神经回路过程和传递信息。投射神经元连接遥远的部分大脑密切彼此混合,和很难操纵特定组的细胞有选择性地研究它们的功能。”很显然,投射神经元大规模网络的一个关键组成部分。但是很难了解他们的具体作用。它需要能够区分和基因访问不同的亚种,”Karpova说。

Janelia来访的科学家计划的支持下,Janelia科学家与大卫·谢弗的团队在加州大学伯克利分校开始他们的搜索。谢弗,曾开发了一个多样的变体的腺相关病毒(rAAVs),无毒的病毒在神经科学研究中被广泛使用。自然发生的腺相关病毒是非常变量,可以感染取决于不同类型的细胞外蛋白的精确结构外壳,或衣壳。研究人员怀疑,对衣壳可能会给一个腺相关改变病毒他们正在寻找的属性。

博士后研究员延命菊Tervo最后的努力找到了一个病毒表现出高效的逆行运输小鼠的大脑中。与新闻界的成员一起,Hantman Janelia Looger实验室,他设计了一个屏幕,将测试病毒通过两套不同的能力穿越长距离的神经元。后注入病毒变异的全套的网站,这些细胞把信号,Tervo和他的同事们等了三个星期,给病毒传播。然后他们收集的任何病毒已经达到遥远的部分大脑神经元的信号的发源地。

谢弗的团队的帮助下,一个浓缩病毒池生成,并注入相同的网站在大脑中,再次开始选择过程。这个过程重复了几次,每次生成病毒变异更适合手头的任务。

这一过程结束时,团队有几个病毒载体非常擅长穿越特定神经元用于他的屏幕。但通用工具的类型研究人员正在寻找,病毒需要执行同样的神经元在大脑。在一起,团队选择15个竞争者,Janelia核心设施的支持,跟踪检查每个变体的能力通过大脑很多不同的神经路径。当他们被用于运载荧光蛋白质神经元,效果最好的病毒载体清晰的地图生成细胞的课程通过大脑,在网站上显示组标记细胞融合病毒注入的地方。

这个巨大的努力之后,团队选择单个病毒在自己的测试,取得有效扩散通过投射神经元在大脑的不同部位。这个向量还成功交付目标细胞的基因编码的传感器的神经活动,使这些细胞发射时点亮。

不过,Tervo说,需要额外的测试。Sarada Viswanathan一起,罗兰Janelia Looger的实验室的一位博士后研究员,他敏感的检测来测量性能的病毒,并在花了一年多比较rAAV2-retro替代路径和病毒载体,研究小组得出结论,它是最好的工具可用于选择性地访问组神经元根据投影模式。“现在我们的位置,我们可以自信地推荐这种对于绝大多数的电路,“Tervo说。

Karpova和她的同事正在rAAV2-retro免费提供神经科学社区,希望它能被用于广泛的科学应用。“我们改变病毒的衣壳。你投入的有效载荷是取决于你,”Tervo说。