神经研究的重要工具——DREADDs技术

DREADDs（designer receptors exclusively activated by designer drugs，只由特定药物激活的受体），是一种基于G蛋白偶联受体所改造的化学遗传学平台，通过将不同的G蛋白偶联受体进行改造，让它能传递人工合成的蛋白质，修改后的受体只能由人工合成的特殊化合物来激活或者抑制，并激活相应的GPCR信号通路，从而引发细胞不同的兴奋性变化。

（Deniz Atasoy and Scott M. Sternson..Physiol Rev. 2018）

其中，由氯氮平N氧化物（clozapine-N-oxide，CNO）激活的DREADDs，能选择性地作用于不同的GPCR级联反应，并能通过激活Gq、Gi、Gs或β-arrestin级联条件细胞信号转导，其中Gq-DREADD和Gi-DREADD应用较为广泛。

在正常生理条件下，人毒蕈碱型乙酰胆碱受体亚型M3（hM3）能与内源性神经递质乙酰胆碱（Ach）结合，然后与Gq类的G蛋白偶联受体耦合，参与Gq类信号通路。

人毒蕈碱型乙酰胆碱受体亚型M4（hM4）能与乙酰胆碱（Ach）结合，继而与Gi类的G蛋白偶联受体耦合发挥作用，参与Gi类信号通路。

（Jürgen Wess et al, Trends Pharmacol Sci.2013）

然而，当将hM3与hM4上的两个保守位点A5.46G和Y3.33C突变后（图中红色叉号表示），两者均不再与乙酰胆碱结合，而是能与外源的CNO高效结合。我们把突变之后的两种受体分别称之为hM3Dq和hM4Di。在CNO的刺激下，HM3Dq起到激发神经元的作用，hM4Di则能导致神经元的抑制。

1. 确定合适的DREADDs受体；

2. 通过病毒注射（如特异性启动子的AAV病毒）或转基因动物（如表达hM3Dq的转基因鼠）或两者联合使用的方法，将遗传信息传递给特定细胞；

3. 动物CNO给药（控制给药时间或剂量），靶向受体；

4. DREADDs受体的有效性检测和动物表型检测；

DREADDs技术为神经科学家提供了强大的新工具，用于绘制大量中枢神经系统（CNS）功能背后的神经元回路，利用DREADDs技术，通过时间和空间控制的方式打开或关闭特定的神经元，例如，记忆形成、食物摄入调节和觉醒等。

DREADD基因靶向常用的两种策略为转基因动物模型和病毒注射，即研究者可以直接构建DREADD的转基因动物模型，也可以利用病毒注射的方法进行研究。目前已开发出携带DREADD转基因的重组AAV载体，通过利用细胞特异性启动子，运用立体定位注射的方法，配合特定时间和剂量的CNO给药，实现DREADD基因在不同组织细胞内的精准表达。此外，还可以利用CRE、FLP、tet-on/off等技术，进一步实现基因的条件可控性表达，如当客户有CRE的转基因动物时，可直接利用携带DREADD转基因的DIO载体。

根据DREADDs的研究策略，维真现拥有多种化学遗传学的载体，满足客户多样化的需求，下面是部分载体列表：