基于光遗传学方法建立小鼠焦虑模型的研究

The etiology and underlying mechanism of anxiety disorders remain relatively poorly understood, and the efficacy of existing drugs is often of limited success. All these are related with the remaining problems and deficiencies of the animal model, leading to difficulty to meet the needs of the relevant research. A large number of studies show that neural circuits are fundamental reason of anxiety, and optogenetics have accurate regulation role in neural circuits but the lack of proper target-molecules. Our preliminary study and literatures indicate that A2AR regulates various factors associated with anxiety and blocking A2AR may produce anxiety. Accordingly, combining the light-reactive LOV domain, which induces a conformational change within the light, with the function domain of A2AR specific antibody, we developed a construction of LOV-anti A2AR to accurately closed A2AR signaling pathway with precise regulation. Through using LOV-anti A2AR in the neural circuits related to anxiety in amygdala, prefrontal cortex and hippocampus, respectively, to establish a mouse anxiety model and also to screen better anxiety model and establish a stability anxiety model. Finally, to carry out the comprehensive evaluation, model comparison and standardization research for this model, and to lay the foundation for the study on molecular mechanism and pathogenic factors of anxiety and drug screening.

焦虑症病因和机制不甚清楚、治疗效果有限等都与其动物模型不够理想难以满足研究的需要有关。大量研究表明神经环路问题是焦虑产生的关键，针对其精确的调节可能是制作理想的焦虑模型的新途径。我们前期研究和文献表明腺苷A2受体（A2AR）调节多种与焦虑相关的因素，封闭A2AR可影响相关环路的功能并产生焦虑，而光遗传学技术对此具有精确调节作用。据此，本项目拟采用光控构象变化的新型光敏蛋白LOV，结合A2AR特异性抗体功能域来构建LOV-anti A2AR来精确封闭A2AR信号，分别调控其在焦虑发生相关的杏仁核、大脑前皮质、海马等脑区神经环路中的作用，筛选并建立小鼠焦虑症模型并对此模型的优势、稳定性、实用性进行综合评价，为今后开展焦虑的致病机制研究及药物筛选等奠定基础。

焦虑症病因和机制不甚清楚、治疗效果有限等都与其动物模型不够理想难以满足研究的需要有关。大量研究表明神经环路问题是焦虑产生的关键，针对其精确的调节可能是制作理想的焦虑模型的新途径。我们前期研究和文献表明腺苷A2受体（A2AR）调节多种与焦虑相关的因素，封闭A2AR可影响相关环路的功能并产生焦虑，而光遗传学技术及Cre-Loxp敲除技术对此具有精确调节作用。据此，首先，本研究构建基于光遗传技术可封闭 A2AR 活性的 LOV-antiA2AR，为动物模型建立奠定基础；继而，通过 LOV-antiA2AR 分别精确调节焦虑相关神经环路的杏仁核、大脑前皮质、海马三个脑区特异神经元的 A2AR 信号活性，建立并筛选较佳小鼠焦虑模型；同时，基于Cre-Loxp技术敲除焦虑相关不同脑区神经元A2AR活性来建立小鼠焦虑模型；最后，将Cre-Loxp敲除与光遗传学技术封闭A2AR建立的小鼠焦虑模型对比研究，确定最佳的建立模型的途径。为今后开展焦虑的致病因素、分子机制研究以及药物筛选等奠定基础。同时，本模型是自发性焦虑，更接近人类焦虑，并且模型制作受躯体性因素影响小。因此，该模型对开展焦虑的致病因素、分子机制研究以及药物筛选等具有先进性和较大的优势。另外，本研究建立的LOV-antiA2AR，不仅即可以封闭A2AR信号的同时又使这种封闭作用能精确调控，奠定可针对不同神经环路来瞬间操控A2AR 而建立急性焦虑的动物模型的基础，而且，更有价值的是这种LOV-anti protein模型的实现，将可能为今后蛋白功能研究提供更为有效的、方便的工具，从而实现从RNAi干扰到 “蛋白干扰”的研究方法。