解析大腦不同腦區(qū)、不同類型神經(jīng)元之間的神經(jīng)環(huán)路連接是神經(jīng)科學(xué)研究的重要任務(wù)之一，病毒工具是目前zui為有效、應(yīng)用zui廣的神經(jīng)環(huán)路示蹤工具。但目前用于研究輸出神經(jīng)環(huán)路的順向示蹤工具病毒發(fā)展較慢，用于精細(xì)研究直接輸出網(wǎng)絡(luò)的順向跨單級(jí)工具更是尚無(wú)研究報(bào)道。近日，中國(guó)武漢病毒研究所研究員羅敏華學(xué)科組與武漢物理與數(shù)學(xué)研究所研究員徐富強(qiáng)合作，報(bào)道了更有效的順向跨多級(jí)工具病毒H129-G4和*可用于示蹤直接輸出環(huán)路的順行向跨單級(jí)工具病毒H129-ΔTK-tdT。研究結(jié)果于近日在線發(fā)表于Molecular Neurodegeneration，助理研究員曾文波和博士生江海飛為論文共同*作者，武漢病毒所羅敏華、趙非及武漢物數(shù)所徐富強(qiáng)為共同通訊作者。

利用1型單純皰疹病毒（herpes simplex virus type 1， HSV-1）H129株細(xì)菌人共染色體作為遺傳改造平臺(tái)，研究人員在H129基因組中插入了多拷貝GFP編碼蛋白構(gòu)建了H129-G4，敲除TK基因構(gòu)建了H129-ΔTK-tdT。體外微流控芯片（Microfluidic system）和體內(nèi)視覺(jué)神經(jīng)環(huán)路測(cè)試，表明所獲得的病毒工具僅順向跨突觸傳播。H129-G4注射于小鼠初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層（M1）可成功地示蹤M1的多級(jí)輸出環(huán)路，且能夠清晰展示單個(gè)神經(jīng)元形態(tài)細(xì)節(jié)，其標(biāo)記亮度滿足顯微光學(xué)切片斷層成像（fMOST）的要求，可用于全腦尺度重構(gòu)神經(jīng)環(huán)路連接。由H129-ΔTK-tdT和輔助病毒所構(gòu)成的*順向跨單突觸標(biāo)記系統(tǒng)也成功地對(duì)視覺(jué)信息傳導(dǎo)環(huán)路、丘腦至本體感覺(jué)皮層傳導(dǎo)環(huán)路以及中腦多巴胺能神經(jīng)元投射環(huán)路的標(biāo)記。這些工具很大程度上補(bǔ)充了現(xiàn)有的神經(jīng)環(huán)路示蹤工具集。

該研究得到了中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)創(chuàng)新中心、國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“973”計(jì)劃）的大力支持。武漢病毒所為*完成單位，主要參與單位包括：中科院武漢物數(shù)所、武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北京師范大學(xué)腦與認(rèn)知科學(xué)研究院以及昆明理工大學(xué)。目前，該研究開(kāi)發(fā)出的病毒示蹤工具已經(jīng)被多家神經(jīng)科學(xué)合作實(shí)驗(yàn)室使用，并已經(jīng)有包括Nature Neuroscience在內(nèi)的合作文章發(fā)表