[發(fā)明專利]特異性調(diào)控下丘腦SF1神經(jīng)元活性的光照調(diào)控組合物及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410855329.6
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104561097B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊帆;劉運輝;屠潔;王立平
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進技術(shù)研究院
• 主分類號: C12N15/86
• 分類號: C12N15/86;C12N13/00;C12N5/10;A01K67/027
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾

本發(fā)明提供了一種特異性調(diào)控下丘腦SF1神經(jīng)元活性的光照調(diào)控組合物及其應(yīng)用，通過光感基因調(diào)控技術(shù)特異性調(diào)控下丘腦SF1神經(jīng)元活性以影響骨代謝。本發(fā)明所述的特異性調(diào)控下丘腦SF1神經(jīng)元活性的光照調(diào)控組合物包括：用于感染SF1神經(jīng)元細(xì)胞或其前體細(xì)胞的攜帶光感基因的病毒載體；該載體中包括啟動子、光感基因、綠色熒光標(biāo)記基因，其中，所述啟動子為甾體類神經(jīng)元啟動子；能產(chǎn)生黃光的光照裝置，用于對感染后的SF1神經(jīng)元細(xì)胞或其前體細(xì)胞進行光照調(diào)控以改變其活性。本發(fā)明的技術(shù)可以精確地特異性調(diào)控下丘腦的SF1神經(jīng)元，可以有效的影響骨代謝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種特異性調(diào)控下丘腦SF1神經(jīng)元活性的光照調(diào)控組合物及其應(yīng)用，通過光感基因調(diào)控技術(shù)特異性調(diào)控下丘腦SF1神經(jīng)元活性以影響骨代謝。

背景技術(shù)

骨質(zhì)疏松、糖尿病、甲亢等代謝性和內(nèi)分泌疾病是導(dǎo)致病人代謝功能障礙和嚴(yán)重影響人類健康的重要疾病。隨著我國民眾生活方式的轉(zhuǎn)變和老齡化的加速，這類疾病的發(fā)病率正在快速上升。同機體的其他代謝相比，骨代謝是非常依賴能量的代謝進程。骨生長期能量的匱乏會嚴(yán)重影響骨的生長；而成人期的能量代謝不平衡也會導(dǎo)致嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松疾病。

多項基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)研究進一步驗證了骨代謝與中樞神經(jīng)系統(tǒng)存在密切關(guān)系。下丘腦中的神經(jīng)核團-腹內(nèi)側(cè)核(VMH)在能量代謝和骨代謝調(diào)節(jié)過程中的作用非常重要。SF1神經(jīng)元(甾體類神經(jīng)元)是VMH中一類重要神經(jīng)元，表達若干代謝相關(guān)神經(jīng)肽類激素和生長因子的受體，在維持機體代謝平衡重發(fā)揮重要作用。損傷VMH核團中的神經(jīng)元(主要為SF1神經(jīng)元)后骨量明顯增多；激活SF1神經(jīng)元中的leptin通路后可導(dǎo)致小鼠骨量減少，而能量代謝未發(fā)生明顯變化，提示了SF1神經(jīng)元可能通過不同于能量代謝的調(diào)控機制來影響骨代謝。較早期的研究已證明VMH核團為“飽食中樞”，通過物理損毀和遺傳干擾VMH的正常功能均會導(dǎo)致動物肥胖,而VMH核團神經(jīng)元自身代謝和生長因子水平也可以直接調(diào)控動物的攝食行為和能量代謝穩(wěn)態(tài)，在SF-1神經(jīng)元選擇性敲除胰島素受體(IR)則可以降低胰島素激活的磷脂酰肌醇通路，避免由于飲食所導(dǎo)致的肥胖和糖耐受損傷。在SF-1神經(jīng)元特異性敲除雌激素受體(ER-α)可以導(dǎo)致動物肥胖和代謝降低，提示SF-1神經(jīng)元可以通過雌激素受體維持機體正常能量代謝和脂肪分布。在骨代謝方面選擇性在神經(jīng)元敲除leptin受體的小鼠卻出現(xiàn)骨量明顯增多，激活leptin通路后可導(dǎo)致小鼠骨量減少而能量代謝未發(fā)生明顯變化。

目前對下丘腦腹內(nèi)側(cè)核SF1神經(jīng)元進行的調(diào)控的主要手段是通過基因操作或化學(xué)藥物的方法來實現(xiàn)。化學(xué)藥物的方法缺乏空間和組織的特異性，在刺激SF1神經(jīng)元的同時也會刺激到其他正常細(xì)胞，如神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞，這樣會導(dǎo)致一些對正常細(xì)胞不利的副作用或損傷作用；另外通過基因敲入或敲除后，對SF1神經(jīng)元的影響在時間上不具有精確的可操控性。

為了選擇性地對骨代謝的活動進行精細(xì)調(diào)節(jié)，現(xiàn)在亟需一種可以在體特異性調(diào)控SF1神經(jīng)元活性的方法。

光感基因調(diào)控技術(shù)是近幾年快速發(fā)展的一種新興技術(shù)，其原理是基于基因治療的方法給哺乳動物細(xì)胞轉(zhuǎn)入不同的對光敏感的基因，通過不同波長的光對特定細(xì)胞類型活性進行調(diào)控。Channelrhodopsin-2(ChR2)編碼陽離子通道蛋白，493nm波長的藍光光照后使陽離子進入細(xì)胞，而興奮細(xì)胞活性。另外halorhodopsin(NpHR)編碼氯離子泵，592nm的黃光可以使帶有負(fù)電荷的氯離子進入細(xì)胞而抑制細(xì)胞的活性；在Volvox carteri(團藻)中分離的新光感蛋白VChR1的激發(fā)波長為589nm，使光調(diào)控的波長進行紅移,可以方便結(jié)合鈣離子成像技術(shù)應(yīng)用；ChETA把ChR2的E123突變?yōu)樘K氨酸或丙氨酸，提高了對頻率較高的光照的敏感性和穩(wěn)定性；利用光感基因ChETA的電傳導(dǎo)性和快速動力學(xué)特性,不僅可以實現(xiàn)通過光來誘導(dǎo)神經(jīng)元產(chǎn)生動作電位；還可以調(diào)控神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性和突觸的傳遞性。

然而，目前并沒有利用光感基因調(diào)控技術(shù)對SF1神經(jīng)元進行特異性調(diào)控的研究報道。

發(fā)明內(nèi)容