解析大腦不同腦區(qū)、不同類型神經元之間的神經環(huán)路連接是神經科學研究的重要任務之一，病毒工具是目前zui為有效、應用zui廣的神經環(huán)路示蹤工具。但目前用于研究輸出神經環(huán)路的順向示蹤工具病毒發(fā)展較慢，用于精細研究直接輸出網絡的順向跨單級工具更是尚無研究報道。近日，中國武漢病毒研究所研究員羅敏華學科組與武漢物理與數(shù)學研究所研究員徐富強合作，報道了更有效的順向跨多級工具病毒H129-G4和*可用于示蹤直接輸出環(huán)路的順行向跨單級工具病毒H129-ΔTK-tdT。研究結果于近日在線發(fā)表于Molecular Neurodegeneration，助理研究員曾文波和博士生江海飛為論文共同*作者，武漢病毒所羅敏華、趙非及武漢物數(shù)所徐富強為共同通訊作者。

利用1型單純皰疹病毒（herpes simplex virus type 1， HSV-1）H129株細菌人共染色體作為遺傳改造平臺，研究人員在H129基因組中插入了多拷貝GFP編碼蛋白構建了H129-G4，敲除TK基因構建了H129-ΔTK-tdT。體外微流控芯片（Microfluidic system）和體內視覺神經環(huán)路測試，表明所獲得的病毒工具僅順向跨突觸傳播。H129-G4注射于小鼠初級運動皮層（M1）可成功地示蹤M1的多級輸出環(huán)路，且能夠清晰展示單個神經元形態(tài)細節(jié)，其標記亮度滿足顯微光學切片斷層成像（fMOST）的要求，可用于全腦尺度重構神經環(huán)路連接。由H129-ΔTK-tdT和輔助病毒所構成的*順向跨單突觸標記系統(tǒng)也成功地對視覺信息傳導環(huán)路、丘腦至本體感覺皮層傳導環(huán)路以及中腦多巴胺能神經元投射環(huán)路的標記。這些工具很大程度上補充了現(xiàn)有的神經環(huán)路示蹤工具集。

該研究得到了中科院腦科學與智能技術創(chuàng)新中心、國家自然科學基金和國家重點基礎研究發(fā)展計劃（“973”計劃）的大力支持。武漢病毒所為*完成單位，主要參與單位包括：中科院武漢物數(shù)所、武漢光電國家實驗室、北京大學生命科學學院、北京師范大學腦與認知科學研究院以及昆明理工大學。目前，該研究開發(fā)出的病毒示蹤工具已經被多家神經科學合作實驗室使用，并已經有包括Nature Neuroscience在內的合作文章發(fā)表