来源：吉凯基因
神经环路作为大脑运行不同功能的结构基础，近年来已成为神经科学研究的热点之一。工具病毒作为高效的表达载体，经过不断地发展，目前已开发出一系列适用于神经环路研究的工具病毒。如顺行示踪病毒、逆行示踪病毒、神经环路操控病毒、神经环路记录病毒等。我们将通过一系列文章详细介绍不同的神经环路研究工具病毒。本文首先给大家介绍一下神经环路研究中常用的顺行示踪病毒。
目前神经环路研究中常用的顺行示踪病毒如下表所示：
接下来，介绍一些具体的顺行示踪病毒：
1，顺行跨多级突触示踪病毒-HSV-1-H129
单纯疱疹病毒（Herpes simplex virus，HSV）属于疱疹病毒科、α疱疹病毒亚科，有HSV-1和HSV-2两种亚型。其中HSV-1型H129毒株具有顺行跨突触的特性（图1）。
图1. HSV-H129株特异性顺向跨突触传播
通过对H129毒株基因组改造，使其携带多个荧光蛋白（如GFP、tdTomato、mCherry等）基因拷贝，其感染神经元后表达荧光蛋白并自我复制产生新的病毒颗粒，通过轴突末梢释放到突触间隙后经突触后膜感染下游神经元胞体，并且表达荧光蛋白，依次重复进而标记出下游多级神经元。
WB Zeng等人通过对H129改造得到H129-G4，注射小鼠大脑皮层M1区后清晰示踪出M1区神经元下游投射（图2）。
图2. H129-G4顺行标记示踪神经环路效果图 （Zeng et al. Molecular Neurodegeneration (2017) 12:38）
2，顺行跨单级突触示踪病毒
目前常用的顺行跨单级突触示踪病毒主要有两种：HSV-1-H129-△TK和AAV1。
HSV-1-H129-△TK 是将HSV-1-H129复制所需的TK基因缺失掉，当感染神经元后，HSV-H129-△TK能够正常表达荧光蛋白，但因缺乏TK蛋白而无法自我复制，不能传递到下一级神经元。当利用腺相关病毒载体在细胞内表达TK蛋白后，病毒获得自我复制能力，通过突触结构传递到下一级神经元，由于下一级神经元中没有TK蛋白，因此病毒将不再继续传递下去，因而实现了顺行跨单级突触的标记示踪（图3）。
图3.HSV-1-H129-△TK顺行跨单级突触示踪原理图
AAV1即血清型1型的腺相关病毒，Li I. Zhang等人发现给予Ai14小鼠大脑V1区注射高滴度的AAV1-Cre后，下游 SC、Striatum、LGNv、Pontine等脑区均看到神经元表达tdTomato，提示AAV1-Cre可能跨过突触在下一级神经元中表达Cre。接着又给予Ai14小鼠视网膜注射AAV1-Syn-Cre，发现在视网膜神经节细胞投射的脑区均观察到tdTomato阳性的神经元，而这些脑区均无输出神经元投射到视网膜，因此证明AAV1可以跨单级突触传递（图4）。
顺行
图4. AAV1顺行跨单级突触示踪神经环路效果图 （Li I. Zhang，et al., Neuron, 2017）
然而相较于HSV，AAV1的跨突触效率极低，而且一般仅适用于在下游神经元表达Cre等重组酶蛋白，无法有效表达荧光蛋白及其它目的基因，因此顺行跨单级突触示踪优先推荐使用HSV-1-H129-△TK。
3，顺行非跨突触示踪病毒-AAV9
AAV9感染神经元胞体后可以沿轴突顺行标记出神经末梢，但能跨过突触结构传递到下一级神经元。目前被广泛的用于示踪神经元下游直接投射脑区。如图5，通过注射AAV9示踪limbic TRN和sensory TRN区PV阳性神经元的下游投射脑区。
图5. 利用AAV9示踪小鼠limbic TRN和sensory TRN区神经元投射脑区（Ping Dong，et al., Nature Neuroscience, 2019）
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