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存在于中枢神经系统(CNS)中的髓细胞是一类异质性的先天免疫细胞,对维持器官稳态至关重要。其中,小胶质细胞和中枢神经系统相关的巨噬细胞(CAMs),几乎与所有CNS疾病相关[1, 2]。它们所处位置不同且功能不同:脑实质小胶质细胞位于白质,对皮质神经元[3]和少突胶质细胞[4]起着支持作用;而CAMs位于CNS界面,负责维护边界的完整性。尽管如此,它们在个体遗传学上密切相关共享一些生理谱系特征,包括发育起源、细胞增殖过程以及髓细胞标志物如Cx3cr1的表达等[5, 6]。然而,由于缺乏合适的工具来区分,人们对小胶质细胞和CAMs的特异性细胞类型特征知之甚少。
图一 HexbtdTomato小鼠的构建与小胶质细胞标记检测[7]
研究者进一步分析HexbtdTomato小鼠在CNS病理状态下tdT信号的稳定性与特异性。将HexbtdT/+Cx3cr1GFP/+小鼠实施单侧面神经轴突切断术模拟神经变性,结果显示损伤一周后,tdT信号仍然局限于小鼠脑实质小胶质细胞,且损伤区域的tdT阳性细胞增多(图二a-b,实心黄色三角形)。另外,在自身免疫性脑脊髓炎的HexbtdT/+小鼠中,tdT表达也仅限于Iba1+CD206–的脑实质小胶质细胞(图二c-d,黄色箭头);在炎症CNS中还发现tdT–Iba1+的细胞,经检测确认多数为Ly6C+细胞,推测是浸润的髓细胞(图二e)。以上结果表明,生理和病理条件下HexbtdTomato小鼠中的小胶质细胞均能高效且特异地被tdT标记,该小鼠模型可用于追踪研究小胶质细胞的在体行为轨迹。
图二 病理条件下HexbtdTomato小鼠的小胶质细胞标记检测[7]
其次是构建HexbCreERT2小鼠,研究者通过CRISPR/Cas9技术,将CreERT2基因盒定点插入在内源性Hexb基因的终止密码前,使得表达Hexb的细胞同时表达CreERT2蛋白(图三a)。CreERT2通常定位于细胞质中,只有在他莫昔芬(TAM)诱导后CreERT2才会进入细胞核,从而识别loxP位点发生基因重组。因此HexbCreERT2小鼠可用于小胶质细胞的诱导型功能研究。将HexbCreERT2小鼠与报告基因小鼠R26yfp/yfp进行交配,在阳性子代出生后第一天和第三天(P1和P3)分别注射TAM,P42小鼠经检测发现仅有小胶质细胞表达YFP荧光蛋白(图三b)。结果表明TAM诱导的HexbCreERT2小鼠可以在长时间内对小胶质细胞产生高频、稳定的遗传修饰,并且CAMs不受影响。
图三 HexbCreERT2小鼠的小胶质细胞特异性基因重组[7]
综上所述,在生理和病理状态下脑实质小胶质细胞均能特异性表达Hexb基因,使得HexbtdTomato小鼠和HexbCreERT2小鼠可分别用于小胶质细胞的特异性标记和基因重组,为探索小胶质细胞的特征开辟了新途径。