化学遗传AAV介绍

化学遗传 AAV 是一种将化学遗传学技术与腺相关病毒（AAV）载体相结合的技术手段。

基本原理

AAV 是一种非致病性的单链 DNA 病毒，具有免疫原性低、能长期稳定表达外源基因等优点。它可以将目的基因递送到特定的细胞或组织中，实现基因的靶向表达。化学遗传学是一种利用化学小分子来调控生物大分子功能，从而研究细胞信号通路和生理功能的技术。通过将化学遗传学的元件与 AAV 载体相结合，就形成了化学遗传 AAV 技术。

DREADDs是一种基于G蛋白偶联受体所改造的化学遗传学平台，通过将不同的G蛋白偶联受体进行改造，让它能传递人工合成的蛋白质，修改后的受体只能由人工合成的特殊化合物来激活或者抑制，并激活相应的GPCR信号通路，从而引发细胞不同的兴奋性变化。其中，由氯氮平N氧化物（clozapine-N-oxide，CNO）激活的DREADDs，能选择性地作用于不同的GPCR级联反应，包括激活Gq、Gi、Gs、Golf和β-arrestin，其中Gq-DREADD和Gi-DREADD应用较为广泛。

在正常生理条件下，人毒蕈碱型乙酰胆碱受体亚型M3（hM3）能与内源性神经递质乙酰胆碱（Ach）结合，然后与Gq类的G蛋白偶联受体耦合，参与Gq类信号通路。人毒蕈碱型乙酰胆碱受体亚型M4（hM4）与乙酰胆碱（Ach）结合后与Gi类的G蛋白偶联受体耦合发挥作用，参与Gi类信号通路。然而，当将hM3与hM4上的两个保守位点A5.46G和Y3.33C突变后，两者均不再与乙酰胆碱结合，而是能与外源添加的CNO高效结合。在CNO刺激下，HM3Dq起到激发神经元的作用，hM4Di则导致神经元的抑制。我们把突变之后的受体称之为hM3Dq和hM4Di。

hM3Dq 和hM4Di 的DREADD结构和G蛋白耦联特性

DREADDs研究步骤

选定合适的DREADDs受体，利用携带DREADD转基因的重组AAV载体，通过添加细胞特异性启动子，配合立体定位注射的方法，实现DREADD基因在不同组织细胞内的精准表达，利用CRE、FLP等技术，进一步实现基因的条件可控性表达，如当您有CRE的转基因动物时，可直接利用携带DREADD转基因的DIO载体。此外，科研工作者还可利用一些特殊的AAV血清型，实现病毒的逆向或跨神经突触的感染。

化学遗传AAV技术优势

时空特异性调控：借助 AAV 载体的靶向性和化学遗传学的可调控性，能够在特定的细胞类型、特定的发育阶段或特定的生理病理条件下，精确地激活或抑制目标基因的表达，从而实现对细胞功能和生理过程的时空特异性调控。

可逆性调控：化学遗传 AAV 技术利用小分子化合物与目标蛋白的可逆结合来调节其活性，这种调控方式具有可逆性，能够根据实验需求灵活地开启或关闭基因表达，便于对基因功能进行动态研究。