《Scientific Reports》：MiniPromoters Ple384 (TH) and Ple388 (PITX3) for targeting midbrain dopaminergic neurons in mice and monkeys
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为了解决在非转基因动物中靶向中脑多巴胺能神经元缺乏特异性启动子工具的难题，本研究设计并筛选了MiniPromoters。通过向小鼠和非人灵长类（猕猴）注射重组腺相关病毒（rAAV），研究人员最终鉴定出Ple384 (TH)与Ple388 (PITX3)两个微型启动子，它们能在黑质致密部（SNc）和腹侧被盖区（VTA）实现强效且特异性的基因表达，为研究和治疗帕金森病等疾病提供了关键新工具。
在大脑深处，有一群被称为“中脑多巴胺能神经元”的神经细胞。它们主要分布在两个关键区域：黑质致密部（Substantia Nigra pars compacta, SNc）和腹侧被盖区（Ventral Tegmental Area, VTA）。这群神经元是大脑“奖赏系统”的核心，调控着我们的运动、动机和情绪。然而，当这些细胞发生病变或死亡时，便会引发一系列严重疾病，其中最著名的便是帕金森病（Parkinson’s Disease）。因此，精确地研究、监测乃至调控这些神经元的活动，对于理解大脑工作原理和开发神经系统疾病的新疗法至关重要。
但科学探索面临着一个根本性难题：我们缺乏能够精确、高效地在特定神经元群体中表达基因的工具，尤其是在非转基因的野生型动物中。传统的启动子（控制基因表达的DNA序列）往往体积庞大、特异性不足或效率低下。这使得科学家难以精准地将荧光报告基因、光遗传学工具或治疗性蛋白投送到目标神经元，从而限制了对这些细胞功能的研究和相关基因疗法的开发。为了攻克这一瓶颈，一项发表于《Scientific Reports》的研究应运而生。
为了开发特异性靶向中脑多巴胺能神经元的新型基因表达工具，研究人员设计了一系列微型启动子（MiniPromoters）。这些启动子基于已知在多巴胺能神经元中活跃的基因（如TH和PITX3）的调控序列构建而成，旨在实现小巧、高效且特异的表达。他们构建了8种携带不同MiniPromoters并驱动增强型绿色荧光蛋白（EmGFP）报告基因的重组腺相关病毒（rAAV）。研究首先在小鼠模型中进行筛选，通过两种给药途径：全身性的静脉注射（IV）和更聚焦于中枢神经系统的脑室内注射（ICV），来评估各启动子的表达效率和特异性。在筛选出最具潜力的候选者后，研究进一步在非人灵长类动物模型——恒河猴（猕猴）中进行了验证，同样采用ICV注射方式，以检验这些工具在更接近人类大脑的复杂系统中的适用性。
小鼠体内筛选鉴定出高效特异性MiniPromoters
通过对8种rAAV在小鼠脑内的表达模式进行系统性分析，研究人员成功筛选出两个性能优异的微型启动子：Ple384（基于TH基因）和Ple388（基于PITX3基因）。这两个启动子介导的EmGFP表达均显示出强大的特异性，集中位于中脑的目标区域——黑质致密部（SNc）和腹侧被盖区（VTA）。这一结果表明，Ple384和Ple388能够高效驱动外源基因在目标的多巴胺能神经元群体中表达。
MiniPromoters在非人灵长类动物中验证成功
为了评估这些工具的转化医学潜力，研究团队将筛选出的Ple384和Ple388 rAAV通过ICV注射方式施用于猕猴。结果表明，两个MiniPromoters在更高级的灵长类大脑中同样有效，能够在整个黑质致密部（SNc）实现广泛的基因表达。值得注意的是，在腹侧被盖区（VTA），两个启动子的表达模式存在差异：基于TH的Ple384表现出比基于PITX3的Ple388更广泛的神经元标记。这提示，不同启动子可能具有细微的细胞类型偏好性，为未来更精细的神经环路研究提供了工具选择。
该研究的核心结论是，成功开发并验证了两种新型微型启动子——Ple384 (TH)和Ple388 (PITX3)。它们能够通过重组腺相关病毒（rAAV）载体，在小鼠和非人灵长类动物的中脑多巴胺能神经元中实现强效、特异的转基因表达。这解决了在该领域长期存在的、在非转基因动物中缺乏高特异性靶向工具的难题。研究者强调，这两种MiniPromoters将成为表达各类研究工具分子（如光遗传学、钙成像探针）和基因治疗分子的宝贵平台。
这项工作的意义重大。首先，它提供了前所未有的遗传学工具，使得科学家能够在更生理、更复杂的动物模型（包括非转基因小鼠和灵长类）中，以前所未有的精度操控和观察多巴胺能神经元，必将深化对运动控制、奖赏、成瘾及相关神经精神疾病机制的理解。其次，这项研究为开发下一代基因疗法铺平了道路。帕金森病等疾病的细胞替代疗法或神经保护疗法，都需要将治疗基因精确递送至存活的多巴胺能神经元或移植的细胞中。Ple384和Ple388为实现这种精准递送提供了关键的技术支撑，展示了其直接的转化应用前景。因此，这项研究不仅是神经科学工具开发的一项重要突破，也为未来治疗难以治愈的脑部疾病带来了新的希望。
