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神經研究的重要工具——DREADDs技術

DREADDs（designer receptors exclusively activated by designer drugs，只(zhi)由特(te)定藥物激活(huo)的受體(ti)），是一種基于G蛋白偶聯(lian)受體(ti)所改(gai)(gai)造的化學遺傳學平臺，通過(guo)將不(bu)同的G蛋白偶聯(lian)受體(ti)進行改(gai)(gai)造，讓它(ta)能傳遞(di)人工合成的蛋白質，修改(gai)(gai)后的受體(ti)只(zhi)能由人工合成的特(te)殊化合物來激活(huo)或者抑制，并激活(huo)相應的GPCR信號通路，從而引(yin)發細胞不(bu)同的興奮性變(bian)化。

（ and ... 2018）

其中(zhong)，由(you)氯氮平N氧化(hua)物(wu)（clozapine-N-oxide，CNO）激活的(de)DREADDs，能選擇性(xing)地(di)作用于不同的(de)GPCR級(ji)聯反應，并能通過激活Gq、Gi、Gs或(huo)β-arrestin級(ji)聯條(tiao)件細胞信號轉導，其中(zhong)Gq-DREADD和(he)Gi-DREADD應(ying)用較為廣泛。

在正(zheng)常生理(li)條件下(xia)，人毒蕈(xun)堿(jian)型乙酰膽堿(jian)受(shou)體(ti)(ti)亞型M3（hM3）能與(yu)內源性神經(jing)遞質乙酰膽堿(jian)（Ach）結(jie)合，然后與(yu)Gq類(lei)的(de)G蛋白(bai)偶(ou)聯受(shou)體(ti)(ti)耦合，參與(yu)Gq類(lei)信號通路。

人毒蕈堿型(xing)乙酰(xian)膽堿受(shou)體(ti)亞型(xing)M4（hM4）能與(yu)(yu)乙酰(xian)膽堿（Ach）結合，繼而與(yu)(yu)Gi類的G蛋白偶聯(lian)受(shou)體(ti)耦合發揮(hui)作用，參與(yu)(yu)Gi類信(xin)號(hao)通路。

（ et al, .2013）

然而(er)，當將hM3與hM4上的兩個保守(shou)位點A5.46G和Y3.33C突變后（圖中紅色(se)叉號(hao)表示），兩者均(jun)不再(zai)與乙酰(xian)膽堿(jian)結合，而是能與外源的CNO高效結合。我們(men)把突變之(zhi)后的兩種受(shou)體(ti)分別(bie)稱之(zhi)為hM3Dq和hM4Di。在CNO的刺(ci)激下(xia)，HM3Dq起到激發(fa)神(shen)經元的作(zuo)用，hM4Di則能導致神(shen)經元的抑制。

1. 確定合適的DREADDs受體(ti)；

2. 通過病(bing)毒(du)注射（如(ru)特異性啟動子的AAV病(bing)毒(du)）或(huo)轉(zhuan)基因動物（如(ru)表達hM3Dq的轉(zhuan)基因鼠）或(huo)兩者聯合使用的方法，將遺傳信息傳遞(di)給(gei)特定細胞；

3. 動物CNO給藥(yao)（控制給藥(yao)時間或劑量），靶向(xiang)受體(ti)；

4. DREADDs受體(ti)的有效(xiao)性檢測和動物表型(xing)檢測；

DREADDs技(ji)術(shu)為神經(jing)科學家提供(gong)了強大的(de)新工具(ju)，用(yong)于(yu)繪制大量中(zhong)樞神經(jing)系統(tong)（CNS）功能背后的(de)神經(jing)元(yuan)回路(lu)，利用(yong)DREADDs技(ji)術(shu)，通過時(shi)間(jian)(jian)和空間(jian)(jian)控制的(de)方式(shi)打(da)開或關閉特定的(de)神經(jing)元(yuan)，例如(ru)，記憶形(xing)成(cheng)、食物攝入調節和覺(jue)醒等。

DREADD基(ji)因靶(ba)向常用的兩種策略為轉基因動物模型和病毒注射，即研究者可(ke)以直接構建DREADD的轉(zhuan)基因動物模型，也(ye)可(ke)以利(li)用(yong)病毒(du)注射的方法進行研究。目前(qian)已開發出攜帶(dai)DREADD轉(zhuan)基(ji)因的重(zhong)組AAV載(zai)體，通過(guo)利(li)用(yong)細胞(bao)特異性啟動子，運用(yong)立體定(ding)位注射的方法，配合特定(ding)時間和劑量的CNO給(gei)藥，實(shi)現DREADD基(ji)因在(zai)不(bu)同(tong)組織細胞(bao)內的精(jing)準表達。此外，還可(ke)以利(li)用(yong)CRE、FLP、tet-on/off等技術(shu)，進一步實(shi)現基(ji)因的條件可(ke)控性表達，如當客戶有CRE的轉(zhuan)基(ji)因動物時，可(ke)直接利(li)用(yong)攜帶(dai)DREADD轉(zhuan)基(ji)因的DIO載(zai)體。

根(gen)據DREADDs的研究策(ce)略，維真現擁有多種化學遺傳(chuan)學的載(zai)體，滿足客(ke)戶多樣化的需求，下面(mian)是部分(fen)載(zai)體列表：