[發明專利]特異性調控下丘腦SF1神經元活性的光照調控組合物及其應用

有效

• 申請號: 201410855329.6
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104561097B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 楊帆;劉運輝;屠潔;王立平
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: C12N15/86
• 分類號: C12N15/86;C12N13/00;C12N5/10;A01K67/027
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾

本發明提供了一種特異性調控下丘腦SF1神經元活性的光照調控組合物及其應用，通過光感基因調控技術特異性調控下丘腦SF1神經元活性以影響骨代謝。本發明所述的特異性調控下丘腦SF1神經元活性的光照調控組合物包括：用于感染SF1神經元細胞或其前體細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、綠色熒光標記基因，其中，所述啟動子為甾體類神經元啟動子；能產生黃光的光照裝置，用于對感染后的SF1神經元細胞或其前體細胞進行光照調控以改變其活性。本發明的技術可以精確地特異性調控下丘腦的SF1神經元，可以有效的影響骨代謝。

技術領域

本發明涉及一種特異性調控下丘腦SF1神經元活性的光照調控組合物及其應用，通過光感基因調控技術特異性調控下丘腦SF1神經元活性以影響骨代謝。

背景技術

骨質疏松、糖尿病、甲亢等代謝性和內分泌疾病是導致病人代謝功能障礙和嚴重影響人類健康的重要疾病。隨著我國民眾生活方式的轉變和老齡化的加速，這類疾病的發病率正在快速上升。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重影響骨的生長；而成人期的能量代謝不平衡也會導致嚴重的骨質疏松疾病。

多項基礎生物醫學研究進一步驗證了骨代謝與中樞神經系統存在密切關系。下丘腦中的神經核團-腹內側核(VMH)在能量代謝和骨代謝調節過程中的作用非常重要。SF1神經元(甾體類神經元)是VMH中一類重要神經元，表達若干代謝相關神經肽類激素和生長因子的受體，在維持機體代謝平衡重發揮重要作用。損傷VMH核團中的神經元(主要為SF1神經元)后骨量明顯增多；激活SF1神經元中的leptin通路后可導致小鼠骨量減少，而能量代謝未發生明顯變化，提示了SF1神經元可能通過不同于能量代謝的調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的正常功能均會導致動物肥胖,而VMH核團神經元自身代謝和生長因子水平也可以直接調控動物的攝食行為和能量代謝穩態，在SF-1神經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，避免由于飲食所導致的肥胖和糖耐受損傷。在SF-1神經元特異性敲除雌激素受體(ER-α)可以導致動物肥胖和代謝降低，提示SF-1神經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元敲除leptin受體的小鼠卻出現骨量明顯增多，激活leptin通路后可導致小鼠骨量減少而能量代謝未發生明顯變化。

目前對下丘腦腹內側核SF1神經元進行的調控的主要手段是通過基因操作或化學藥物的方法來實現。化學藥物的方法缺乏空間和組織的特異性，在刺激SF1神經元的同時也會刺激到其他正常細胞，如神經元、小膠質細胞和血管內皮細胞，這樣會導致一些對正常細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調節，現在亟需一種可以在體特異性調控SF1神經元活性的方法。

光感基因調控技術是近幾年快速發展的一種新興技術，其原理是基于基因治療的方法給哺乳動物細胞轉入不同的對光敏感的基因，通過不同波長的光對特定細胞類型活性進行調控。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胞，而興奮細胞活性。另外halorhodopsin(NpHR)編碼氯離子泵，592nm的黃光可以使帶有負電荷的氯離子進入細胞而抑制細胞的活性；在Volvox carteri(團藻)中分離的新光感蛋白VChR1的激發波長為589nm，使光調控的波長進行紅移,可以方便結合鈣離子成像技術應用；ChETA把ChR2的E123突變為蘇氨酸或丙氨酸，提高了對頻率較高的光照的敏感性和穩定性；利用光感基因ChETA的電傳導性和快速動力學特性,不僅可以實現通過光來誘導神經元產生動作電位；還可以調控神經系統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控技術對SF1神經元進行特異性調控的研究報道。

發明內容