Ein KAIST-team präsentiert eine nicht-invasive lichtempfindlichen photoaktivierbare-rekombinase-geeignet für die genetische manipulation in vivo. Das hoch lichtempfindliche Eigenschaft von photoaktivierbare Flp-rekombinase-ideal für die Steuerung der genetischen manipulation in tiefen Maus-Gehirn-Regionen durch eine Beleuchtung mit nicht-Licht-emittierende diode. Dieses einfach-zu-verwenden optogenetische-Modul von Professor Won Do Heo und sein team stellen eine nebenwirkungsfreie und erweiterbar genetische manipulation-tool für die neurowissenschaftliche Forschung.
Raum-zeitliche Kontrolle der Genexpression wurde gefeiert wie eine wertvolle Strategie zur Identifizierung von Funktionen der Gene, die mit komplexen neuronalen Schaltkreisen. Studien von komplexen Funktionen des Gehirns benötigen eine äußerst ausgeklügelte und robuste Technologien, die es ermöglichen, spezifische Kennzeichnung und rasche genetische Modifikation in lebenden Tieren. Eine Reihe von Ansätzen für die Steuerung der Aktivität von Proteinen oder die expression von Genen in einem Raum-Zeit-Art und Weise mit Licht, kleine Moleküle, Hormone und Peptide wurden entwickelt für die Bearbeitung intakt-schaltkreise oder-Funktionen.
Unter Ihnen, Rekombination-mit der chemisch induzierbaren Systeme sind die am häufigsten verwendeten in vivo-gen-änderung-Systeme. Andere Ansätze umfassen die selektive oder konditionale Cre-Aktivierung von Systemen innerhalb der Teilmengen von green fluorescent protein-exprimierende Zellen-oder dual-promoter-driven intersektionale Populationen von Zellen.
Jedoch, diese Methoden auf das begrenzt, die viel Zeit und Mühe erforderlich, um festzustellen, knock-in mauslinien und von Einschränkungen auf Raum-Zeit-Kontrolle, die sich auf eine begrenzte Anzahl von verfügbaren genetischen Förderer und transgenen Maus-Ressourcen.
Abgesehen von diesen Einschränkungen, optogenetische Ansätze ermöglichen, die Aktivität des genetisch definierten Neuronen im Gehirn der Maus gesteuert werden, mit hohen Raum-Zeit-Auflösung. Jedoch, eine optogenetische Modul für gen-manipulation fähig ist, enthüllt die Raum-Zeit-Funktionen von bestimmten target-Genen im Gehirn der Maus wurde eine Herausforderung blieb.
In die Studie, veröffentlicht in Nature Communications , die auf Jan. 18, das team vorgestellt photoaktivierbare Flp-rekombinase durch die Suche von split Seiten der Flp-rekombinase, die bisher nicht identifiziert, kann der Rekonstitution aktiv zu sein. Das team überprüft die hoch lichtempfindlichen, effiziente Leistung der photoaktivierbare Flp-rekombinase durch präzise Licht-targeting, indem Sie zeigen, transgen-expression in anatomisch beengten Maus-Gehirn-Regionen.
Das Konzept der lokalen genetischen Kennzeichnung hier präsentierten schlägt vor, einen neuen Ansatz für genetisch identifizieren von Subpopulationen von Zellen definiert durch die räumlichen und zeitlichen Eigenschaften des Lichts Lieferung. Zu Datum, eine optogenetische Modul für gen-manipulation in der Lage aufschlussreich Raum-Zeit-Funktionen von bestimmten target-Genen im Gehirn der Maus hat, blieb außerhalb der Reichweite und ohne solche Licht-induzierbare Flp-system entwickelt worden. Entsprechend, das team versucht zu entwickeln, um eine photoaktivierbare Flp-rekombinase, nutzt die hohe Raum-zeitliche Steuerung von Licht stimulation.
Diese Aktivierung durch nicht-invasive Licht Beleuchtung tief im inneren des Gehirns ist von Vorteil, daß es vermeidet, Chemische oder optische Faser-implantation-vermittelten Nebenwirkungen, wie die off-target-Toxizität oder körperliche Verletzungen, die möglicherweise Einfluss auf die Tierische Physiologie oder Verhalten. Die Technik bietet eine erweiterbare Dienstprogramme für transgene expressionssysteme, die auf die Flp-rekombinase-Aktivität in vivo, durch die Gestaltung einer viralen Vektor für die minimal undichte expression beeinflusst durch die entstehende virale Promotoren.
Das team hat gezeigt, dass der nutzen von PA-Flp als eine nicht-invasive in-vivo-optogenetische manipulation-tool für den Einsatz im Gehirn der Maus, auch anwendbar für die tiefen Hirnstrukturen, wie Sie erreichen können, ist der hippocampus oder medialen septum mit externen LED-Beleuchtung.