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科学家开发标记、追踪、操控发育和疾病状态下的小胶质细胞的工具小鼠
来源: | 作者:康森特生物科技 | 发布时间: 2024-06-11 | 571 次浏览 | 分享到:

小胶质细胞是大脑重要的胶质细胞,通常以小胶质细胞的稳态基因Tmem119、CX3CR1、P2ry12等构建cre工具小鼠研究小胶质细胞的功能。近年来,由于单细胞测序技术的快速发展,鉴定出多种小胶质细胞亚群,以疾病相关的小胶质细胞(DAMs)、增殖区相关小胶质细胞(PAMs)为典型代表。DAMs主要存在于衰老和神经退行性疾病中,而PAMs短暂的出现在发育期白质中。然而,DAMs和PAMs中存在多个共同转录分子水平变化特征,其中包括C型凝集素受体Clec7a。


2024年5月31日圣路易斯华盛顿大学Qingyun Li团队在Immunity杂志上发表文章开发了研究小胶质细胞的工具小鼠-Clec7a-CreER,可标记、追踪、操控两种状态下的小胶质细胞。

1、Clec7a-CreER小鼠可有效标记DAMs和PAMs

研究人员利用CRISPR-Cas9技术构建Clec7a-CreER小鼠,并与LSL-tdTomato杂交后流式细胞技术结果表明出生后第7天Clec7a阳性细胞绝大多数存在于大脑实质中,很少存在于硬脑膜,脑膜,脉络膜丛。此外,Clec7a阳性细胞也少量存在外周血液中。

Clec7a-CreER小鼠与AD模型小鼠(5xFAD)杂交后Clec7a阳性小胶质细胞分支减少,呈激活状态,并且聚集在Aβ斑块周围,表现为疾病相关的小胶质细胞特性。在另外的脱髓鞘和多发性硬化症动物(EAE)模型中Clec7a阳性细胞均能表现出疾病相关的小胶质细胞特征。

研究人员进一步对出生后7天的Clec7a-CreER小鼠、5xFAD小鼠和EAE模型小鼠的Clec7a阳性小胶质细胞和Clec7a阴性小胶质细胞进行单细胞测序,根据分子表达特征,将小胶质细胞分为10个亚簇,其中亚簇3分子表达与PAMs具有最高的相似性,亚簇6分子表达与DAMs具有最高的相似性。

出生后7天的Clec7a-CreER小鼠亚簇3小胶质细胞群与AD模型、EAE模型DAMs存在部分重合的差异性表达基因,其中上调表达的基因为Clec7a,Lpl,Cd63,Cd9,Apoe,Csf1,Ctsb,Ftl1,Fth1,Aldoa和Mir692-1,下调表达基因为P2ry12,Tmem119,Selplg和Lgmn。

图1:Clec7a-CreER小鼠可有效标记DAMs和PAMs


2、Clec7a-CreER小鼠可用于追踪活化小胶质细胞

小胶质细胞一旦被激活后命运是如何的?通过急性脱髓鞘模型发现在5周双环己酮草酰二腙(Cuprizone)处理后小鼠出现显著的脱髓鞘,并存在大量的激活Clec7a阳性小胶质细胞。在髓鞘再生期这些激活的小胶质细胞几乎不表达Clec7a或其他DAMs标志物。单细胞测序技术结果表明在脱髓鞘期间小胶质细胞富集表达DAMs标志物Lpl,Clec7a和Itgax,在髓鞘再生期这些小胶质细胞DAMs标志物下调,小胶质细胞稳态基因Tmem119,P2ry12和Cx3cr1上调,表明脱髓鞘期形成DAMs在髓鞘再生期会逐渐转变成稳态。

图2、Clec7a-CreER小鼠可用于追踪活化小胶质细胞


3、Clec7a-CreER小鼠可用于清除活化的小胶质细胞

i-DTR小鼠是一种可在白喉毒素介导的细胞清除小鼠,与Clec7a-CreER小鼠杂交后接受白喉毒素处理后可特异性清除Clec7a阳性小胶质细胞。通过该方式,在给予Cuprizone处理的同时特异性清除Clec7a阳性小胶质细胞后能够减少部分髓鞘的丢失,存在神经保护作用。在髓鞘再生期清除Clec7a阳性小胶质细胞后阻碍髓鞘的形成。

图3: Clec7a-CreER小鼠可用于清除活化的小胶质细胞


总结

本文构建了Clec7a-CreER工具小鼠,可有效标记发育期的PAMs和疾病中的DAMs,也可在疾病期间动态追踪激活小胶质细胞的命运转化,可特异性清除DAMs研究其功能作用。




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