伟德BV下载病毒载体101:化学物质

玛雅·彼得斯·科斯特曼(Maya Peters Kostman)著

为了了解大脑的复杂接线和神经疾病的底划,神经电影学家需要能够探测细胞和电路而不破坏正常的脑功能。化学生物已成为现场的流行工具,因为它提供了一种用于操纵细胞活性的非侵入性方法,尤其是神经元烧制。

什么是中间素?

Chemogenetics依赖于基因引入仅由其他惰性药物激活的工程受体。一旦激活,化学受体劫持细胞信号传导途径,可以导致这种反应心率下降(Redfern等,1999)或改变神经元兴奋性(Zhu et al., 2014)。该系统可以让你研究信号通路和神经回路对行为的影响。

在体内或体外递送的渐进剂质粒。这导致化学受体在诱导配体可以激活它以产生表型输出的细胞上表达。
图1:化学物质系统的概述。

为什么使用化学物质

因为化学生成受体是通过给药激活的,而这些药物必须扩散到全身,因此受体激活的开始被延迟,并在几分钟内开始。针对特定神经元放电的即时效应的研究,更适合使用快速作用的光遗传学工具。化学遗传学提供的优势是它是无创的,有更持久的影响。

构建你的化学生成系统

为了建立一个化学生成系统,你需要选择一种方法来靶向受体表达作为配体和受体对。

针对受体表达

使用化学遗传学需要成功地将受体引入目标细胞。有针对性和特定的交付这对于神经科学的研究尤为重要,在神经科学中,特定的组织、细胞类型甚至神经元的亚细胞区域都需要被定位。当表达必须被限制在特定的回路中时,靶向在治疗的发展中也很重要。靶向表达的方法涉及组织特异性启动子,AAV血清型,而且越来越多的重组酶系统

采摘配体

挑选正确的配体对于建立化学系统也很重要。您的实验取决于激动剂成功达到靶细胞的能力,同时导致目标效果最小。例如,如果您的受体在大脑中表达,则必须使用能够穿越血脑屏障的配体。

选择配体进行化学遗传学研究的另一个考虑因素是,你的研究是否旨在开发人类疗法。在这些情况下,最好与FDA/EMA批准的药物合作,这样你的结果就可以应用于人类患者。

选择受体

您选择的受体在很大程度上取决于您旨在操纵的蜂窝响应。重要的是要考虑相同的受体可以根据其所表达的细胞类型引起不同的反应。最常见的化学式操作目标是通过降低或提高信号传导阈值来改变兴奋性的神经元。目前在化学物质中使用的两种主要受体是Dreadds和Psams。

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使用Dreadds

诈骗者

DREADDS,或专门由设计药物激活的设计受体,是G蛋白偶联受体(GPCRs),已被重新编程,只对惰性的,非天然配体反应。然而,它们保留了细胞内的相互作用,仍然启动相同的途径,引起相同的细胞反应。由DREADD引起的细胞反应取决于g蛋白的种类,因此,也取决于受体通过何种途径发挥作用。的DREADDhM3D(《Gq》)例如,它会降低神经元信号的阈值,导致神经元突发放电。其他的dreadd,如贺德受体,增加这种阈值和沉默神经元。

Dreadd配体

包括HM3D(GQ)的几种Dreadds已来自毒蕈碱受体。对于肌肉素受体衍生的Dreadds的最受欢迎的激动剂已经是CNO(氯氮平-N-氧化物)。然而,由于其代谢到CLZ(Clozapine)的能力,因此对使用CNO作为可怕激动剂的可靠性提出了担忧。虽然有些人科学家们争辩说,这些问题可以通过使用低剂量并运行适当的控制来减轻(Jendryka等,2019),它们导致了寻找替代配体,例如C21,CLZ,临氯嗪和奥氮藻,其也可以激活毒蕈碱派生的Dreadds。来自的新配体布莱恩罗斯实验室Takafumi Minamimoto的实验室DESCHLOROCLOZAPINE.(DCZ)最近也被开发出来,并显示出作为CNO替代品的潜力(Nagai等人,2019)。

使用psam

顾客

顾客,或药理学选择性致动器组件,其目标是创建内源性激活较少和配体脱靶激活减少的受体。pams本身是修饰的配体结合域。当耦合到通道的离子孔域(IPD)时,PSAM作为一种门机制来控制离子通量。该系统允许你直接操纵离子通道。当与PSAM受体一起工作时,你对细胞的影响取决于你的PSAM与什么IPD结合。将PSAM与阳离子通道(如血清素3受体)的IPD结合,将促进神经元的去极化。或者,与阴离子通道的IPD结合,如甘氨酸受体,将促进超极化。

PSAM配体

PSAMS的优点在于它们具体而易于激活药理学选择性效应分子(PSEM)。较高的效力是指降低药物剂量,这降低了偏离目标效应的风险。这些合成的激动剂可以穿透大脑,一些(例如varenicline)已经批准用于临床使用。varenicline进一步修改以产生急剧增加的Upsems(Ultrapotent PSEM)。

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参考

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