標記和研究記憶相關神經環路的新技術新方法

《標記和研究記憶相關神經環路的新技術新方法》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由徐富強擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：標記和研究記憶相關神經環路的新技術新方法
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：徐富強
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

神經元網路是大腦行使一切功能、我們理解大腦功能機制的物質基礎，其異常導致各類神經精神疾病。目前缺乏對神經元網路的特異性標記技術和活體神經元網路的研究手段嚴重地制約了基礎腦科學和神經/精神病學的發展。針對這些瓶頸，本項目擬發展和完善病毒介導表達系統，建立工具病毒庫，融合基因打靶技術及重組酶系統，用於高特異、靈敏和靈活地標記和有效地研究神經元網路；結合系列的光敏工具病毒、轉基因動物和MRI技術，建立和完善具有高時空間精準性、神經元選擇性和網路靈活性的光激發（optogenetic）fMRI系統；以AD模型小鼠和獼猴為對象，驗證這些新技術方法的有效性，並整合螢光顯微斷層成像（fMOST）、傳統的分子細胞、電生理、行為學手段揭示AD發病過程中神經元網路在形態、結構、連線、功能和調製的改變時空模式，促進對AD發病機制的理解，為發現新的預防、診斷和治療手段提供可借鑑的依據。

結題摘要

神經元網路是大腦行使一切功能的物質基礎，是我們理解大腦功能機制的物質基礎，其異常將導致各類神經精神疾病。本項目發展和完善的病毒介導表達系統，可用於高特異、靈敏和靈活地標記和有效地研究神經元網路，經改造的嗜神經病毒包括1型單純皰疹病毒（α-HSV1）、偽狂犬病毒(PRV)、狂犬病毒以及其它可感染神經元的慢病毒、逆轉錄病毒、腺病毒和腺相關病毒等。現有的標記系統，存在眾多的問題：製備流程複雜，所得病毒質與量都不能保證；病毒的毒性大，動物生存時間有限，影響功能研究；標識物的靈敏度低，影響網路的重構；標識物需要多樣化，以滿足不同的研究需求；輔助病毒的荷載量小，影響標記系統的靈活性；還不能用於功能研究等。我們在本項目執行過程中建立了系統的嗜神經病毒庫，改造和開發了系列嗜神經工具病毒，申請相關專利六項，已基本滿足在嚙齒類動物中實現細胞類型特異，級數可控，方向可控，及高精細標記等需求。嗜神經病毒感染及跨突觸機制研究為進一步減毒，控制傳播方向，及活動依賴的跨突觸等標記系統提供最可能的改造方案；結合系列光敏工具病毒和MRI 技術，建立和完善了具有高時空間精準性、神經元選擇性和網路靈活性的光激發fMRI（ofMRI）系統。利用我們建立的嗜神經工具病毒庫，開展了情感和記憶相關的神經環路研究，相關結果發表在Nature Neurosci， Nature Commum，eLife， J Neurosci等雜誌上。