[发明专利]一种可用于全脑星形胶质细胞活体成像的腺相关病毒及其应用

说明书

本发明公开了一种可用于全脑星形胶质细胞活体成像的腺相关病毒及其应用，该rAAV载体通过启动子GFAP驱动水通道蛋白AQP1与绿色荧光蛋白EGFP在星形胶质细胞中特异表达，AQP1蛋白将改变扩散加权MRI信号水平，EGFP将产生荧光信号，因而该重组腺相关病毒可作为星形胶质细胞磁共振成像与荧光成像的双模态造影载体，并且在活体水平实现了对整个大脑的星形胶质细胞检测，可用于制备星形胶质细胞活体水平的标记物或示踪剂。

技术领域

本发明属于病毒载体技术领域，具体涉及一种携带GFAP启动子和1型水通道蛋白的腺相关病毒及其应用。

背景技术

蛋白质造影剂的基因编码和细胞生产能力为细胞功能的体内研究创造了前所未有的机会，而它们的基因工程亲和性使其物理、化学和生物学特性的原子水平设计成为可能。在这方面，很少有技术能像绿色荧光蛋白(GFP)那样产生如此巨大的影响。GFP可以在细胞内进行基因编码，与细胞内部的生命周期和分子信号建立密切联系。然而，由于光在生物组织中的强散射，荧光成像的穿透深度有限，超过了一毫米这限制了它在透明动物、小型模型生物和外科手术进入区域的使用。在完整生物体背景下研究细胞功能的需求、基于细胞的诊断和治疗制剂的开发以及复杂生物材料的工程技术的推动下，对深入研究细胞功能的需求巨大。与荧光成像不同，磁共振成像(MRI)可以穿透完整组织的深处，从而在临床医学中得到广泛应用。在过去的20年里，大量的努力致力于开发这些非侵入性成像模式的报告基因--用于MRI的“GFP”。磁共振成像(MRI)是观察生物体内特定细胞和分子功能的一项强有力的技术。然而，与光学显微镜相比，荧光蛋白报告可以显示从基因表达和化学信号到生物力学的数百个细胞功能，迄今为止，磁共振成像可用的此类报告相对较少。开发核磁共振可检测的生物分子的努力主要集中在含有或运输顺磁性金属的蛋白质上，用于T1和T2弛豫增强，或用于化学交换饱和转移的大量可交换质子。最新生物分子MRI造影剂之一是使用水通道蛋白(Aquaporin,AQP)作为扩散加权成像(DWI)的报告基因。DWI是一种广泛应用于解剖成像的技术，在该技术中，扩散加权通常通过应用一对脉冲磁场梯度来实现，这一对脉冲磁场梯度根据核自旋在特定时间段内扩散的程度来使核自旋相去相。因此，扩散较自由的水分子具有较严重的脱相质子自旋，在DWI中呈现较暗。

星形胶质细胞是特化的神经胶质细胞，其数量超过神经元五倍。它们连续地覆盖整个中枢神经系统(CNS)，与多种类型的细胞相互作用，包括神经元、其他胶质细胞和血管，并在健康的中枢神经系统中发挥许多基本的复杂功能。星形胶质细胞存在于大脑的所有区域；事实上，它们构成了近一半的脑细胞。它们在滋养神经元和调节细胞外空间的离子和神经递质浓度方面发挥着重要作用。星形胶质细胞通过调节其代谢活动，控制神经递质水平、调节细胞外钾离子，从而影响神经细胞放电的阈值，并释放促进突触形成和修剪的分子。大脑不同部位的星形胶质细胞不一样，例如，在海马体中，星形胶质细胞更靠近兴奋性神经突触，并且对神经递质谷氨酸的反应比对纹状体的反应更强。因为它表明星形胶质细胞可能是脑区特异性的，甚至是神经回路特异性的，对星形胶质细胞的功能作用及结构的深入研究是解答此类问题的根本前提。

整合以上两种神经网络研究的优势方法，申请人开发了一种新型磁共振技术，通过可见而又能标记全脑星形胶质细胞结构的分子探针来实现活体长时程解析胶质细胞的网络的目的。

发明内容

本发明的目的在于构建一种同时可以用荧光成像和磁共振成像的双模态载体工具检测活体星形胶质细胞的变化的病毒载体。该载体工具可通过荧光成像离体观察信号，转导的AQP1蛋白在星形胶质细胞中表达，该病毒载体靶向星形胶质细胞，即可以通过无创的磁共振成像检测活体组织中的星形胶质细胞原位信号。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：