化学遗传

化学遗传学是指对一些生物大分子实行改造,使其能和先前无法识别的小分子进行相互作用的过程。化学遗传学和分子遗传学一样,均是遗传学的一个分支,由于其可控的、可逆的(可以随时加入或除去化合物,从而启动或中断特定的反应)特性,已经在信号转导、药物开发、功能基因组学等方面的研究中得到了广泛的应用。

基本原理

基于GPCRs改造的化学遗传学平台有多种,如基因编码受体的等位基因特异激活(allele-specific activation of genetically encoded receptors)、只能被合成配体激活的受体(receptors activated solely by synthetic ligands, RASSLs)、基因工程改造的受体(engineered receptors)和只由特定药物激活的受体(designer receptors exclusively activated by designer drugs,DREADDs)。其中,DREADDs已成为应用最广泛的化学遗传学技术,现在有很多由叠氮平-N-氧化物(clozapine-N-oxide,CNO)激活的DREADDs,他们会选择性地作用于不同的GPCR级联反应,包括激活Gq、Gi、Gs、Golf和β-arrestin,其中应用最广泛的是Gq-DREADD和Gi-DREADD。一般来说,如果是想激活神经元,则选择hM3Dq,如果是想抑制神经元的活性,则选择hM4Di。

优势

化学遗传的优势

如何使用化学遗传病毒工具进行研究

如何使用工具病毒进行化学遗传研究,以DREADDs为例

1. 选择合适的DREADDs受体:一般来说,激活神经元选择hM3Dq,抑制神经元选择hM4Di
2. 通过病毒体内注射的方式将将遗传信息传递给靶细胞
3. CNO给药并通过控制CNO的给药时间,控制神经元活动
4. 受体有效性验证:采用电极记录神经元细胞膜内外电压变化进行DREADDs受体有效性验证
5. 动物表型检测:通过实验确认激活或抑制神经元活动给实验动物带来的影响
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