神经环路示踪

张开翅膀的熊

重组病毒是体内基因传递的高效载体。病毒载体扩大了神经生物学工具箱的范围，包括将示踪剂，传感器和促动器直接和快速地顺行，逆行和经突触传递到哺乳动物的大脑。

大脑神经网络是由数目庞大，形态、特性各异的神经元通过突触连接构成的复杂结构，是大脑行使认知、情感、记忆、想象等活动的结构基础。揭示大脑神经网络的结构，是最终理解大脑处理信息的机制的基本前提，完整而准确地显示这些环路的结构和变化，对揭示许多疾病的病因和新治疗方法的开发具有非常重要的意义。
传统的神经网络示踪方法，如电镜、高尔基染色、染料、蛋白质和肽类标记物，可以显示一个脑区神经元的形态及其对其他脑区的投射；利用转基因小鼠也能显示大脑中特定细胞类型神经元的形态；少数蛋白质类示踪剂，如WGA、TTC 等还可实现跨突触标记，但这些示踪方法具有信号间接、方向不特异、跨突触后信号衰减严重等问题。上述传统示踪方法促进了人们对大脑神经网络结构的认识，但难以用于研究由多个脑区、多种类型神经元通过突触连接形成的复杂神经网络，而这类神经网络才是大脑处理特定信息所依赖的环路。
嗜神经病毒(neurotropic virus) 是一类能感染神经细胞，且能沿神经环路传播增殖的病毒。
利用嗜神经病毒作为示踪工具，与传统的示踪剂相比有如下特点：
(1)可以跨突触传播；
(2) 跨突触方向可控，可特异顺行或逆行传播；
(3) 病毒跨突触后可复制，信号不衰减；
(4) 可携带多种标示物。
嗜神经病毒的上述特性使其在示踪大脑神经网络结构的研究中显示出独特优势。      
目前常用于神经环路示踪的嗜神经病毒可分为两大类，分别是弹状病毒科(rhabdoviruses) 的狂犬病毒(rabies virus, RV)和水疱炎病毒(vesicular stomatitis virus, VSV)以及α疱疹病毒科(α- herpes virus) 的单纯疱疹病毒HSV-1-129和伪狂犬病毒(pseudorabies virus, PRV) 等。虽然这类嗜神经病毒对于神经环路的标记具有很强的感染性和特异性，但其免疫原性很强，动物往往在注射后数天死亡，无法进行行为测试或者生理研究，目前更适用于寻找未知的神经环路，此外此类病毒需要PII以上等级的实验室。因此，越来越多的研究使用AAV进行环路示踪标记。由于AAV本身无复制能力，且其免疫原性极低，因而其不会造成大量的毒害，亦不会影响动物的正常生理，故AAV成为最常用的环路示踪工具病毒载体。
利用AAV病毒载体（搭载DIO或FDIO）结合枢密的嗜神经病毒HSV/RV/PRV/VSV等标记系统可以精确获得中枢及外周神经系统特定区域或特定类型神经元多级输出网络、输入网络及单级输入或输出网络。



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