背景介绍
睡眠是生命所需。人一生中有将近1/3的时间处于睡眠状态。睡眠质量的好坏与人体健康密切相关。睡眠障碍会引起负面情绪,严重时会引发重大精神疾病。但是人为什么需要睡眠?熬夜后为什么睡得更沉、更香?睡眠到底是如何被调控的呢?一系列科学问题尚待解决。
人体内有两大系统会引发睡意:睡眠稳态与昼夜节律。昼夜节律是通过内在的生物钟控制一天中睡眠觉醒的时间;睡眠稳态则主要是由睡眠压力进行调控,睡眠压力的累计程度控制机体的睡眠量。先前研究已鉴定了许多睡眠稳态因子和生物学过程。其中,基底前脑(basal forebrain,BF)腺苷的释放是睡眠稳态的重要生理调节因子。脑内与睡眠觉醒相关的神经核团有很多,BF是调控该周期的一个重要核团。BF内含有胆碱能、谷氨酸能和GABA能多种类型神经元,这些神经元活动如何调控腺苷的释放仍是一个谜。
近日,北大李毓龙课题组与中科院脑智卓越创新中心徐敏课题组合作在《Science》发表了题为《Regulation of sleep homeostasis mediator adenosine by basal forebrain glutamatergic neurons》的研究论文。该项研究利用新型遗传编码的高灵敏性、高特异性和高时间分辨率的腺苷探针,联合运用光纤记录、光遗传学和细胞特异损毁技术揭示了BF谷氨酸能神经元在调控腺苷动态变化和睡眠稳态中的关键作用,进一步阐明了睡眠稳态调控的神经环路机制,为探索睡眠障碍的治疗方法提供了重要参考。
图1. 基因编码腺苷探针的设计与特征
图2. 小鼠基底前脑在睡眠觉醒周期中的腺苷动力学检测
图3. BF胆碱能神经元中的钙活动与胞外腺苷浓度变化相关
图5. BF谷氨酸能神经元的损毁会破坏睡眠稳态
小结
此研究中,作者开发了一种新型的高灵敏度、高特异性和高时间分辨率的腺苷探针(GRABAdo),通过结合光遗传学操作和细胞特异损毁技术,阐明了睡眠觉醒周期中小鼠基底前脑谷氨酸能神经元调节胞外腺苷浓度变化,积累睡眠压力,从而对睡眠稳态具有重要调节作用。该研究为机体在清醒状态下神经活动通过刺激促眠因子的释放而增加睡眠压力的机制提供了新的见解。
原文链接:https://science.sciencemag.org/content/369/6508/eabb0556
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探针类别 |
病毒名称 |
胆碱类
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乙酰胆碱探针 |
AAV9-hSyn-GACh2.0 |
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AAV9-TRE-GACh2.0 |
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AAV9-hSyn-ACh3.0(ACh4.3) |
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AAV9-CaMKII-ACh3.0(ACh4.3) |
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AAV9-GfaABC1D-ACh3.0(ACh4.3) |
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…… |
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嘌呤类
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腺苷探针 |
AAV9-hsyn-Ado1.0(B10) |
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AAV DJ-hsyn-Ado1.0(B10) |
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AAV9-EFS-DIO-Ado1.0 |
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AAV9-GfaABC1D-Ado1.0 |
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AAV9-hsyn-Ado1.0mut(B10-F168A) |
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…… |
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腺苷三磷酸探针 |
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AAV9-hsyn-ATP1.0(B09) |
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AAV DJ-hsyn-ATP1.0 |
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AAV9-EFS-DIO-ATP1.0 |
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AAV9-GfaABC1D-ATP1.0 |
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AAV9-hsyn-ATP1.0mut(B09 N283A) |
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…… |
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生物胺类
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多巴胺探针 |
AAV9-hSyn-DA1h(DA4.2) |
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AAV9-hSyn-DIO-DA1h(DA4.2) |
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AAV9-hSyn-DA1hmut(DA4.2mut) |
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AAV9-TRE-DA1hmut(DA4.2mut) |
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AAV9-CaMKII-DA1h(DA4.2) |
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…… |
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五羟色胺探针 |
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AAV9-hsyn-r5HT1.0 |
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AAV9-CAG-r5HT1.0 |
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AAV9-hsyn-r5HT2.0 |
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AAV9-hsyn-5HT2.1(renamed as 5-HT1.0) |
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AAV9-hsyn-DIO-5HT2.1(renamed as 5-HT1.0) |
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…… |
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组胺探针 |
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AAV9-hsyn-HA1.0h (His1.0) |
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AAV9-hsyn-HA1.0mut (His1.0mut) |
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AAV9-hsyn-HA1.0m (His1.0M) |
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AAV9-hsyn-DIO-HA1.0h |
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AAV9-hsyn-HA1.0h-mScarlet |
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…… |
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去甲肾上腺素探针 |
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AAV9-hsyn-NE1m(NE2.1) |
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AAV9-hSyn-DIO-NE1m(NE2.1) |
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AAV9-hSyn-NEmut(NE2.1mut) |
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AAV9-TRE-NE1m(NE2.1) |
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AAV9-hsyn-mRuby3-NE1m(NE2.1) |
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…… |
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神经肽类 |
血管活性肠肽探针 |
AAV9-hsyn-VIP1.0 |
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AAV9-hsyn-DIO-VIP1.0 |
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…… |
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神经肽Y探针 |
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AAV9-hsyn-NPY1.0 |
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AAV9-EF1a-DIO-NPY1.0 |
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…… |
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神经降压肽探针 |
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AAV9-hsyn-NTS1.0 |
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…… |
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胆囊收缩素 |
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AAV9-hsyn-CCK2.0 |
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AAV1-hsyn-CCK2.0 |
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AAV9-hsyn-DIO-CCK2.0 |
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…… |
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促肾上腺皮质激素释放激素探针 |
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AAV9-hSyn-CRF3.0 |
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AAV9-EFS-DIO-CRF3.0 |
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AAV9-CaMKII-CRF3.0 |
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AAV9-hSyn-CRFmut |
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AAV9-EFS-DIO-CRFmut |
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…… |
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精氨酸血管加压素探针 |
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AAV9-hsyn-AVP2.0 |
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AAV9-hsyn-DIO-AVP2.0 |
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…… |
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催产素探针 |
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AAV9-hSyn-OXT1.0 |
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AAV9-EFS-DIO-OXT1.0 |
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AAV9-hSyn-OXTmut |
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AAV9-EFS-DIO-OXTmut |
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…… |
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生长激素抑制素探针 |
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AAV9-hsyn-SST2.0 |
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AAV9-hsyn-DIO-SST2.0 |
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…… |
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其他 |
大麻素AEA探针 |
AAV9-hsyn-AEA1.0 |
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…… |
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内源性大麻素eCB探针 |
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AAV9-hsyn-eCB2.0 |
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AAV9-hsyn-DIO-eCB2.0 |
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AAV9-hsyn-eCB2.0mut |
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AAV9-hsyn-DIO-eCB2.0mut |
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AAV9-GfaABC1D-eCB2.0 |
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…… |
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褪黑素探针 |
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AAV9-hsyn-MT2.0 |
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…… |
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以上探针均由维真生物协助提供,其中已发表的探针(蓝色标注),您可通过订购热线400-077-2566直接电话订购或者登陆维真官网咨询订购;如若您对探针序列或者未发表的探针感兴趣,请您联系北京大学李毓龙课题组(yulonglilab2018@gmail.com)。 |