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【GFAP】星胶也点亮了!

星形胶质细胞(astrocytes)在神经系统的发育和调控中发挥着独特的作用。近期的研究表明星形胶质细胞与各种疾病的形成有一定关联,或可成为神经系统相关疾病治疗的新靶点。与其相关的特异性启动子(如GFAP),也会在神经系统疾病的治疗中得到更广泛的应用。

正文:

星形胶质细胞在CNS中扮演着多种角色,如大脑正常发育,离子、神经递质、水和能量平衡,信号调控等,将大脑灰质划分为包括血管,神经元和突触在内的多个功能域(domain)。单个的星形胶质细胞可以通过其domain协调多达2,000,000个突触。在成体大脑中,星形胶质细胞也充当着神经祖细胞,不断产生新的星形胶质细胞和神经元。不论是在生理状态还是在病理状态,星形胶质细胞都极为活跃。


 不同激活程度的actrocyte在CNS中的功能。图片来自 [Ref 1]

1. GFAP在星形胶质细胞里表达

胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)是特异性表达在成熟星形胶质细胞的中间丝蛋白。但是,并不是所有的astrocyte都是GFAP阳性的,且astrocyte可表达10种不同形式的GFAP。GFAP作为标志marker之一,用于研究早期神经干祖细胞的发育和谱系追踪。哺乳动物脑中GFAP 阳性细胞在胚胎发育期及出生后的特定脑区均能够分化为多种类型的胶质细胞和神经元。值得注意的是,有时astrocyte标记的特异性会出现丢失。在某些类型的星形胶质细胞瘤细胞中,GFAP表达下降甚至不表达。病理条件下(如中风和神经创伤),GFAP在组织受损处其活性会上调。另一个蛋白,ALDH1L1同样用来标记astrocyte,且ALDH1L1在脊髓的表达随年龄增加降低。

2. GFAP启动子在病毒载体中广泛应用

病毒是向成体动物和发育中的大脑投递外源基因的有效工具。GFAP 启动子能够驱动效应基因在星形胶质细胞中特异性地长时表达,并被广泛用于动物实验。当其用于AAV和LV等病毒载体时需要考虑以下问题:1)组织交叉性,即病毒载体的组织和细胞嗜性;2)反向末端重复序列ITRs的转录元件的影响。含GFAP启动子的AAV2在脊髓和海马神经元内亦有表达,这种广泛的非特异性表达可能与病毒本身对神经元的嗜性有关。含GFAP启动子的LV转导含神经元和astrocyte的小鼠大脑皮层培养物,目的基因在astrocyte内特异表达。但是,体内实验中同样观察到了神经元的标记。

3. GFAP启动子用于基因治疗

要实现对神经系统疾病的基因治疗,需要所投递的基因在特定部位长时程稳定表达。为了更加精细地调控目的基因在靶器官/靶细胞内的表达,通常对启动子进行改造以增加转录和表达活性,获得功能较强的神经组织和细胞特异性启动子,甚至是疾病特异性启动子,且能够在多种病毒载体上使用。GFAP启动子的特异性和活性已得到广泛的验证,已有多项研究采用GFAP启动子驱动治疗性基因的表达,如 (TGF)-β1、BDNF、BAX、PDGFB等。AAV是基因治疗的常用工具之一,受到包装容量限制,使用AAV向特定神经细胞投递外源基因时,需要搭载紧凑型启动子。有报道显示,2.2 kb长的人源GFAP启动子在整个CNS的astrocyte都有表达,修饰的截断形式则可以只在特定区域表现活性,或者在astrocyte和神经元内都表达。随着人们对astrocyte功能认识的逐步加深,GFAP启动子将会得到更广泛的使用。

枢密的测试效果图:

实验说明:本次测试病毒为PT-217:rAAV-GFAP-EYFP-WPRE-pA (AAV9)。

注射位点:S1BF

注射滴度:2.83E+12 vg/ml;剂量:300 nl/只。
病毒注射3 w后,灌流取脑,冰冻切片,GFAP免疫组化后Confocal成像。

实验结果:

结果显示,病毒在注射位点S1BF荧光蛋白表达较强,与星形胶质细胞标记物GFAP共标率较高。此处的启动子为人源parental 2.2 kb,其他长度的截断形式(1kb及小于1 kb),欢迎咨询。

部分GFAP产品现货列表如下:

PT-229    rAAV-GFAP-EYFP-WPRE-pA-U6-shRNA
PT-217    rAAV-GFAP-EYFP-WPRE-pA
PT-209    rAAV-GFAP-CRE-WPRE-pA

枢密提供以下神经特异启动子,更多未列出测试中在研启动子,欢迎咨询交流。

 

References
[1]. Acta Neuropathol. 2010 Jan;119(1):7-35. doi: 10.1007/s00401-009-0619-8.
Astrocytes: biology and pathology.
[2]. Curr Opin Cell Biol. 2015 Feb;32:121-30. doi: 10.1016/j.ceb.2015.02.004.
Glial fibrillary acidic protein (GFAP) and the astrocyte intermediate filament system in diseases of the central nervous system.
[3]. Oncol Lett. 2013 Feb; 5(2): 669–674. doi:10.3892/ol.2012.1055.
The glial fibrillary acidic protein promoter directs sodium/iodide symporter gene expression for radioiodine therapy of malignant glioma.
[4]. Glia. 2008 Apr;56(5):481-93. doi: 10.1002/glia.20622.
GFAP promoter elements required for region-specific and astrocyte-specific expression.