NB：浙江大学高志华教授最新综述——病毒示踪点亮神经环路

病毒示踪点亮神经环路

Lighting Up Neural Circuits by Viral Tracing

邱礼耀^1,2 • 张斌^1,2 • 高志华^1,2

¹浙江大学医学院神经生物学系和第二附属医院神经内科，国家卫健委医学神经生物学重点实验室，杭州310058，中国

²教育部脑科学与脑机融合前沿科学中心，浙江大学脑科学与脑医学学院，杭州310058，中国。

第一作者：邱礼耀

通讯作者：高志华

人脑大约有860亿个神经元，它们发出突起，相互交织形成突触结构传递信息，构成了脑内错综复杂的网络结构—神经环路。揭示神经环路的复杂连接结构，对解析大脑如何处理信息，以及如何产生意识和指导各种行为至关重要。早期神经环路的示踪主要依赖于一些传统的化学示踪剂，但其大多效率较低且无法标记特定的细胞类群。近些年来，各种病毒示踪工具的发展大大推动了神经环路的结构解析，病毒已经成为环路示踪领域最常用的工具。以嗜神经病毒作为载体在神经元内高效表达荧光蛋白，可以实现对神经元胞体、末梢以及形成突触联系的其他神经元的示踪，从而“点亮”神经环路。由于病毒种类多样，特性各不相同，因此了解各种病毒的特点并选择合适的病毒工具，对于环路示踪实验是至关重要的。

根据病毒运输方向的不同以及跨突触与否，神经示踪病毒可以分为4种，即顺向不跨突触病毒、逆向不跨突触病毒、顺向跨突触病毒和逆向跨突触病毒。本文详细归纳了每种病毒的优缺点以及适用范围（图1）。其中，顺向不跨突触病毒侧重介绍了腺相关病毒（adeno-associated virus, AAV），逆行不跨突触病毒分别介绍了犬腺病毒-2（canine adenovirus-2，CAV-2）、G蛋白敲除的狂犬病毒（G-deleted rabies virus, RVΔG）以及具有高效逆行示踪特性的AAV（如rAAV-2 retro等）。顺向跨突触示踪最常用的是单纯疱疹病毒（Herpes simplex virus，HSV）其中一个毒株—H129；此外还有另外一种最新发现的黄热病减毒活疫苗（YFV-17D），其具有毒性低、单纯顺向运输的特性，也适用于顺向跨突触示踪。逆向跨突触示踪最常用的是逆向跨单突触示踪的RV-helper体系以及逆向跨多突触示踪的伪狂犬病毒（pseudorabies virus, PRV）。

图1 多种病毒示踪策略示意图。病毒示踪策略可以分为不跨突触示踪、跨单突触示踪和跨多突触示踪。根据病毒运输方向每种策略又可以分为顺向和逆向示踪。顺向不跨突触示踪通常是把病毒注射在胞体区域，病毒在胞体表达荧光蛋白并运输至末梢，从而实现对末梢区域的示踪；顺向跨单突触示踪病毒到达末梢后还可以跨一级突触并标记下一级神经元；而跨多突触病毒则可以不受限制地跨突触，标记下游的每一级神经元（左列）。逆向不跨突触示踪通常将病毒注射在末梢区域，病毒感染末梢后逆向运输到胞体并表达荧光蛋白实现标记；逆向跨突触病毒则可以标记到上一级神经元（跨单突触）或者更上游的每一级神经元（跨多突触）（右列）。

接着，作者例举了各种病毒工具的最新研究进展，包括用于神经元稀疏标记的双AAV系统、在神经元补充CAV-2特异受体CAR（coxsackie adenovirus receptor）以提高CAV-2逆行标记效率的方法、三级环路示踪的TRIO（Tracing the relationship between input and output）和cTRIO（cell-type-specific TRIO）策略、以及高效低毒性的新型RV改造毒株—CVS- N2CΔG和SiR（self-inactivating RV）。此外，作者还对未来病毒工具的发展进行了简要展望，包括结合多种重组酶系统开发出更特异标记神经元亚型的病毒、开发可外周注射的嗜神经元病毒以减少开颅创伤和简化病毒注射过程等。

综上所述，本篇综述详细介绍了目前神经环路示踪领域常用病毒工具的特性和使用策略，并对病毒示踪工具的最新研究进展和发展前景进行了概述。

关键词：病毒示踪；神经环路；顺向示踪；逆向示踪；跨突触

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https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00860-7

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