Развитие микроглии

Биология связи, том 5, Номер статьи: 1224 (2022) Цитировать эту статью

5892 Доступа

25 Альтметрика

Подробности о метриках

Здесь мы описываем векторы аденоассоциированного вируса (AAV), нацеленные на микроглию, содержащие предполагаемую промоторную область размером 1,7 т.п.н. специфичной для микроглии/макрофагов ионизированной кальций-связывающей адаптерной молекулы 1 (Iba1), а также повторяющиеся сайты-мишени микроРНК для микроРНК (миР )-9 и миР-129-2-3p. Геномная последовательность размером 1,7 т.п.н. выше стартового кодона в экзоне 1 гена Iba1 (Aif1) действует как предпочтительный промотор микроглии в полосатом теле и мозжечке. Кроме того, эктопическая экспрессия трансгена в немикроглиальных клетках заметно подавляется при добавлении двух наборов 4-повторяющихся сайтов-мишеней миРНК для миР-9 и миР-129-2-3p, которые экспрессируются исключительно в немикроглиальных клетках и губчатых AAV-клетках. производные мРНК. Наши векторы трансдуцировали разветвленную микроглию в здоровых тканях и реактивную микроглию у мышей, получавших липополисахарид, и на мышиной модели нейродегенеративного заболевания. Более того, живая флуоресцентная визуализация позволила контролировать подвижность микроглии и внутриклеточную мобилизацию Ca2+. Таким образом, векторы AAV, нацеленные на микроглию, ценны для изучения патофизиологии и методов лечения микроглии, особенно в полосатом теле и мозжечке.

Известно, что микроглия, представляющая собой иммунные клетки, находящиеся в центральной нервной системе (ЦНС), выполняет функции наблюдения и очистки. Однако более поздние исследования выявили разнообразные функции микроглии в ЦНС, включая развитие мозга1,2, ремоделирование нейрональных цепей1,3 и прогрессирование нейродегенеративных заболеваний4,5,6.

Последние технологические достижения позволили осуществлять вирусную экспрессию различных функциональных молекул, меченных флуоресцентными белками, таких как G-CaMP (сенсор кальция)7 и ArcLightning (датчик мембранного напряжения)8 для оптической записи, а также разнообразные светочувствительные ионные каналы для оптогенетики9. В этих обстоятельствах вирусные векторы, которые специфически трансдуцируют клетки микроглии в мозге in vivo, являются мощными инструментами для изучения функции и поведения микроглии в нативной среде мозга. Кроме того, микроглия хемопритягивается к участкам поражения в головном мозге;10,11,12 таким образом, трансдуцированную микроглию можно использовать для доставки терапевтического генного продукта в поврежденную ткань.

Чтобы доставить трансген в микроглию in vivo, группа Якобссона использовала лентивирусные векторы с промотором фосфоглицераткиназы домашнего хозяйства (PGK) и четырьмя повторяющимися комплементарными последовательностями микроРНК-9-мишени (миР-9.Т)13. Поскольку миР-9 эндогенно экспрессировалась в немикроглиальных клетках, но не в микроглии, трансгенная информационная РНК (мРНК), содержащая миР-9.Т, проникала исключительно в немикроглиальные клетки, что приводило к селективной экспрессии трансгена в микроглии. При этом было показано, что более 70% трансдуцированных клеток в полосатом теле крысы представляют собой микроглию13. Однако переключение промотора PGK на сильный промотор цитомегаловируса (CMV) в кассете трансгенов лентивирусных векторов вызывает заметное снижение экспрессии трансгена в нейронах и астроцитах14. Кроме того, соответствующие исследования показали индукцию миР-9 в микроглии при их активации15,16,17, что позволяет предположить возможное подавление экспрессии трансгена в реактивной микроглии.

Предыдущие исследования подвергли сомнению трансдукцию микроглии с использованием аденоассоциированных вирусов (AAV) серотипов 2, 5 и мутантных 6 капсидных векторов, содержащих специфичные для микроглии промоторы, такие как F4/80 и CD6818,19. Однако они привели лишь к незначительному успеху при некотором «нацеливании на одну микроглию», вероятно, из-за слабой активности промотора и низкой способности связывания капсидов AAV с микроглией. Таким образом, для эффективной и селективной трансдукции микроглии необходимы надежный специфичный для микроглии промотор и микроглиатропный капсид AAV. Среди естественно выделенных типов капсида AAV AAV1 и AAV9 в коре головного мозга и AAV1 в полосатом теле вызывали высокую экспрессию трансгена в микроглии. Однако, помимо микроглии, AAV1 в полосатом теле отдавал предпочтение также астроцитам и нейронам20.