近日，中科院精密測量院/深圳先進院研究員徐富強研究團隊基于新型基因編碼生物磁共振成像技術(shù)，首次建立了一種在體無創(chuàng)全腦檢測星形膠質(zhì)細胞的新技術(shù)。相關(guān)研究進展在學術(shù)期刊Molecular Psychiatry上發(fā)表。

　　星形膠質(zhì)細胞是哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)（Central nervous system, CNS）中含量最豐富、分布最廣、胞體最大的一種神經(jīng)膠質(zhì)細胞。星形膠質(zhì)細胞具有多種至關(guān)重要的生物學功能，其功能異常參與多種疾病的致病過程。然而，星形膠質(zhì)細胞形態(tài)不均且高度復雜，在同一腦區(qū)或不同腦區(qū)之間均有不同，且在生理和病理狀態(tài)下也是動態(tài)變化的。因此，全腦維度無損檢測并跟蹤星形膠質(zhì)細胞的動態(tài)變化相關(guān)技術(shù)的研發(fā)迫在眉睫。研究團隊通過整合重組腺相關(guān)病毒載體（rAAV）和磁共振成像活體檢測的優(yōu)勢，逐步在細胞水平，腦區(qū)水平及全腦水平實現(xiàn)星形膠質(zhì)細胞的活體無損檢測。

　　自2016年起，研究團隊在精密測量院研究員徐富強和王杰的帶領(lǐng)下，聯(lián)合磁共振成像與病毒基因改造技術(shù)率先提出一種新型基因編碼生物磁共振成像技術(shù)，逐步實現(xiàn)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和星形膠質(zhì)細胞在體水平的無創(chuàng)檢測。其中，rAAV是近年來發(fā)展極為迅速的一類工具病毒，是研究神經(jīng)科學相關(guān)問題和基因治療的重要載體。團隊首先對rAAV工具病毒的衣殼蛋白進行突變改造，并利用人類膠質(zhì)纖維蛋白的啟動子GFAP構(gòu)建rAAV載體，提升了病毒工具在星形膠質(zhì)細胞的轉(zhuǎn)導效率。

　　另外，水通道蛋白是一組高度保守的跨膜轉(zhuǎn)運蛋白，對水具有高度選擇通透性。過表達AQP1蛋白可產(chǎn)生彌散加權(quán)成像信號的改變，因而水通道蛋白基因可作為磁共振成像報告基因。團隊繼續(xù)對病毒載體rAAV2/5和rAAV2/PHP.eB進行優(yōu)化改造，使其同時攜帶水通道蛋白報告基因和熒光元件，構(gòu)建新型工具病毒，逐步實現(xiàn)腦區(qū)和全腦水平的星形膠質(zhì)細胞的無創(chuàng)活體成像。

　　在全腦成像研究中，團隊構(gòu)建可高效通過血腦屏障的新型rAAV2/PHP.eB-AQP1-EGFP工具病毒，利用尾靜脈注射技術(shù)將該病毒注入小鼠體內(nèi)，在病毒表達兩周和三周后分別進行MRI活體成像，最終利用熒光成像對活體成像效果進行評估。

　　結(jié)果顯示，該新型基因編碼生物磁共振成像技術(shù)不僅可實現(xiàn)星形膠質(zhì)細胞的活體全腦成像，而且其成像時間適用于常用的光遺傳學/藥理遺傳學相關(guān)研究。

　　全腦維度星形膠質(zhì)細胞的新型檢測技術(shù)的開發(fā)將有助于加強對星形膠質(zhì)細胞功能的理解，提升對其在調(diào)控整個中樞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的認識，為研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病的致病機制和治療靶點提供了新思路。另外，該技術(shù)可應用到疾病模型小鼠相關(guān)的星形膠質(zhì)細胞異常的相關(guān)機制研究，為此類疾病的早期預防起到了重要作用。

　　中科院深圳先進技術(shù)研究院博士后李梅和精密測量院博士柳壯為該文章的共同第一作者，王杰和徐富強為通訊作者。該項目獲得國家自然科學基金等項目的支持。該項目所涉及的病毒工具均可從布林凱斯（深圳）生物技術(shù)有限公司直接獲得。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41380-022-01580-0

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