细胞类型特异的遗传学操作-神经回路

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1、第20卷第5期生命科学Vol.20,No.52008年10月ChineseBulletinofLifeSciencesOct.,2008文章编号：1004-0374(2008)05-0702-05细胞类型特异的遗传学操作：揭开复杂神经环路的面纱黄佐石（美国纽约冷泉港实验室）摘　要：现代神经科学的一个重要课题是阐明复杂神经环路及其细胞组成形成行为的机制。我们希望可以通过对特定神经元群体的区分和操作在引发行为的神经计算和特定神经元群体活性之间建立一种因果联系。运用BAC重组工程技术，我们建立了超过20个“敲入”驱动品系。在这些驱动

2、品系中，Cre或者是可诱导的CreER能够在特定类型的GABA能细胞中表达。另外，我们还建立了一些Cre报告小鼠品系和一个基于病毒转染的蛋白表达系统。这些病毒包含一个Cre-激活的表达元件，可以将一些荧光蛋白或分子开关在体内以很高的效率表达。这种基因操作的策略可以使我们进行如下的一些观察和操作：(1)在突触水平观察中间神经元的形态和他们之间的联系；(2)观察中间神经元的活性及其过往的活动；(3)在生理的时间分辨率上操纵特定细胞群的发放和突触传递。这将使我们对复杂神经环路功能和组织的认识进入一个全新的领域。关键词：基因学操作；细

3、胞类型特异性启动子；Cre/loxP重组调节的基因表达；GABA能系统中图分类号：Q422;Q754　　文献标识码：AAcelltype-basedgeneticapproachtocomplexneuralcircuitsHUANGZJosh(ColdSpringHarborLaboratory,NewYork,USA)Abstract:Amajorchallengeinmodernneuroscienceistounderstandhowbehaviorsemergefromtheunderlyingneuralnetwo

4、rksandtheircellularconstituents.Totakeonthischallenge,aproductiveapproachaimstoestablishcausallinksbetweenpatternsofactivityinspecificgroupsofneuronsandthecomputationofneuralcircuitsthatguidesbehavior.UsingBACrecombineering(bacterialartificialchromosomeengineering)t

5、echnology,wearegeneratingover20knockin“driverlines”expressingCreortheinducibleCreERinspecificGABAergiccelltypes.Inaddition,weareconstructinganewgenerationofCre-activated“reporter”miceand,inparticular,Cre-activatedvirusestoachievehighlevelexpressionoffluorescentprote

6、ins(FPs)and“molecularswitches”(MSs,suchasligand-orlight-inducedionchannels)invivo.Thesegeneticstrategieswillallowusto:1)visualizethemorphologyandconnectivityofGABAinterneuronswithsynapseresolution(geneticneuroanatomy);2)visu-alizetheactivityandactivity-historyofinte

7、rneurons(geneticneurophysiology);3)manipulatethefiringandsynaptictransmissionofdefinedclassesofcellsatphysiologicaltimescales(geneticmanipulation).Keywords:geneticaccess;celltypespecificpromoters;Cre/loxPrecombination-regulatedgeneexpression;GABAergicsystem收稿日期：2008

8、-07-21通讯作者：E-mail:huangj@cshl.edu第5期黄佐石：细胞类型特异的遗传学操作：揭开复杂神经环路的面纱7031　抑制性中间神经元系统简介发挥了特别重要的作用，可能是它提供了时间结构现代神经科学的一大挑战是理解大脑是如何执来调控神经元组合的活动。行那么