工具型病毒载体可将特定功能元件表达至特定细胞类群或单个细胞中，为科学家检测、标记及操控细胞活动和细胞间相互作用提供很大便利。其中，细胞杀伤类工具病毒载体可选择性凋亡或损伤特定类型细胞，达到“消除”细胞的目的；神经递质探针类工具病毒载体可以高灵敏度特异性检测和标记目的递质分子；钙成像类工具病毒载体作为一种特殊的探针，可以特异性监测并记录细胞Ca2+浓度变化，检测细胞活性。（文末有新品!）

细胞杀伤类

常用的细胞杀伤工具病毒载体携带的功能元件主要包括taCasp3-TEVp和白喉毒素。Casp3 蛋白是一种介导细胞凋亡的效应分子，其前体在细胞凋亡时会被激活成为Casp3，介导细胞的凋亡。taCasp3 是在Casp3基础上改造而来，被TEVp（一种特异丝氨酸蛋白酶）激活，诱发细胞凋亡。白喉毒素（Diphtheria toxin A, DTA）是由白喉杆菌分泌的一种外毒素。DTA与其受体结合后可被细胞内吞，抑制细胞蛋白合成，导致细胞凋亡。利用AAV工具病毒载体，可将taCasp3-TEVp或DTA表达至靶细胞，启动细胞凋亡进程，使得某种细胞类群功能永久性缺失，进而探究该类群细胞的作用。例如，利用AAV-DIO-CASP3使得小鼠腹侧被盖区(Ventral tegmental area, VTA)脑区GABA能神经元集群功能缺失，探究其对小鼠运动状态的影响；同理，利用AAV-FLEX-DTA损伤小鼠内侧视前区（the medial preoptic area, MPOA）脑区表达甘丙素的gal+神经元，探究其对小鼠社会行为的影响。

AAV-DIO-CASP3损伤VTA脑区GABA能神经元

对小鼠活动状态产生的影响1

AAV-FLEX-DTA损伤MPOA脑区gal+神经元2

探针类

在前期干货分享中，我们了解到神经递质/调质在机体神经系统中扮演重要角色，工具病毒载体可以介导基因编码的荧光蛋白探针在神经元中的表达，来监测多种神经递质/调质在机体生理或病理条件下的动态变化。例如，利用AAV工具病毒载体在小鼠视觉皮层中表达乙酰胆碱（Acetylcholine, ACh）检测探针GACh2.0,用于监测和记录不同视觉刺激所诱发的小鼠视觉皮层神经元释放的ACh信号；再如，在幼年斑马雀学习模仿成年斑马雀“歌唱”时，其中脑导水管周围灰质（the midbrain periaqueductal grey, PAG）多巴胺能神经元可在HVC核团释放多巴胺，利用AAV-GRABDA1h可以对HVC核团中多巴胺能神经元神经末梢释放的多巴胺信号进行监测，从而探究明星分子多巴胺与斑马雀社交学习行为之间的潜在联系。

AAV-GACh2.0用于监测不同视觉刺激条件下

小鼠视觉皮层神经元的ACh信号3

AAV-GRABDA1h用于监测幼年斑马雀

社交学习行为中HVC核团的多巴胺信号4

GCaMPs是目前广泛使用的基因编码型钙离子指示剂，也是一种特殊的分子探针。利用AAV工具病毒载体携带GCaMPs表达至特定神经元类群、单个神经元乃至亚细胞结构中，通过GCaMPs信号变化来反映胞内Ca2+浓度变化，以指示生理条件或外源刺激下体内外神经元的活性状态，探究动物不同行为状态对特定神经元活性的影响。例如，将AAV-DIO-GCaMP6f注入侧间隔（the lateral septum， LS）脑区表达多巴胺受体3的Drd3+神经元，使得Drd3+神经元表达GCaMP6f蛋白，记录社交障碍小鼠LS脑区Drd3+神经元活性变化，探究小鼠社交行为功能障碍与该类神经元活性之间的关系；同理，利用AAV-DIO-GCaMP6s在中央杏仁核（the central amygdala, CeA）脑区表达GABA能5-羟色胺受体2a的Htr2a+神经元中表达GCaMP6s蛋白，监测并记录小鼠进食时CeA脑区Htr2a+神经元的活性变化。

AAV-DIO-GCaMP6f用于监测社交行为障碍小鼠

LS脑区Drd3+神经元活性变化5

AAV-DIO-GCaMP6s用于监测小鼠进食时

CeA脑区Htr2a+神经元活性变化6

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*滴度≥1E+12vgs/mL  体积25 μL, 50 μL, 100 μL

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参考文献

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