深层组织高灵敏度多式成像和光遗传学操纵由 biliverdin 减少酶淘汰启用

科学领域:

• 生物物理学的生物物理.
• 分子生物学分子生物学
• 视觉遗传学 视觉遗传学

背景情况:

• 来自细菌植物染色体的近红外探测器和光遗传工具需要白色素染色体以获得最佳性能.
• 有限的比利韦丁可用性限制了这些先进的生物工具的有效性.

研究的目的:

• 通过增加内源性 Biliverdin 水平来增强细菌植物色素基系统的性能.
• 开发使用新型小鼠模型改进的深层组织成像和光遗传学操纵策略.

主要方法:

• 使用 biliverdin 减少酶-A 淘汰小鼠模型 (Blvra^-/-) 来提升内源性 biliverdin.
• 通过iLight光遗传工具在Blvra^-/-细胞和神经元中评估光控制的转录.
• 研究了用于糖尿病管理的BLVRA小鼠的光诱导胰岛素生产.
• 采用3D光声学,超声波和两光子光显微镜用于深层组织成像.

主要成果:

• 与野生类型相比,blvra^-/-细胞在iLight驱动的转录中显示了约25倍的改善.
• 神经元中的光遗传激活在Blvra^-/-模型中实现了100倍的增强.
• 在Blvra^-/-小鼠中,胰岛素的产生在糖尿病模型中降低了~60%的血糖.
• 使用光声学和超声波显微镜,在~7毫米深度实现了深层组织成像,使用双光子显微镜达到~2.2毫米.

结论:

• 这种Blvra^-/-小鼠模型显著提高了依赖比利韦丁的光遗传工具和成像探针的有效性.
• 该模型为推进神经科学和代谢疾病研究中的深层组织成像和光遗传学应用提供了一个强大的平台.