在vivo中,对神经元对基因,细胞类型特定沉默的反应进行光学询问

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 分子生物学分子生物学
• 遗传学 是一个遗传学.

背景情况:

• 研究基因功能通常涉及基因淘汰或过度表达,但精确控制哪些细胞被操纵以及何时是具有挑战性的.
• 现有的诱导系统缺乏在单细胞分析的基因操纵前后可视化向细胞的能力.
• 了解神经网络稳态需要在体内对急性,细胞类型特定的遗传干扰的方法.

研究的目的:

• 建立一个Cre-依赖的Tet-On系统,用于快速的,细胞类型特定的活体转基因表达.
• 使用共表达光标记器,使得可诱导转基因表达前后的单细胞分析成为可能.
• 通过急性操纵神经元活动,在细胞分辨率下研究神经元网络稳态.

主要方法:

• 开发了一个低背景的,Cre-依赖的Tet-On系统与一个构成性的,Cre-依赖的光标记器相结合.
• 利用HighFive (高分辨率,可诱导干扰和单个细胞间隔成像) 方法进行精确的遗传干扰.
• 在特定的神经元群体中诱导通道Kir2.1的表达 in vivo.

主要成果:

• 使用Kir2.1诱导在几个小时内实现了细胞类型特定的沉默,持续至少3天.
• 通过纵向体内成像,证明长时间沉默不会改变脊柱密度或突触输入强度.
• 观察到沉默帕尔瓦胺内部神经元会增加周围神经元的活动,以取决于距离的方式.

结论:

• 高五法使得在体内确定的细胞中的遗传干扰能够在一定时间内精确地可视化.
• 特定神经元的急性沉默并不能立即触发已知的补偿性恒温机制,例如体内突触变化.
• 开发的系统允许快速的基因操纵和分析神经元活动,精确的转基因表达.