Optogenetic manipulation and photoacoustic imaging using a near-infrared transgenic mouse model.
Optogenetic manipulation and photoacoustic imaging using a near-infrared transgenic mouse model.
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DOI：
10.1038/s41467-022-30547-6
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发表时间：
2022-05-19
影响因子：
16.6
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
光遗传学操作和近红外范围内的光学成像允许非侵入性光控制和读出体内深层组织中的细胞和有机体过程。在这里，我们利用的优势，Rhodopyrrhiza palustris BphP 1细菌光敏色素，其中纳入胆绿素发色团和可逆的光开关之间的地面（740-800 nm）和激活（620-680 nm）的状态，以产生loxP-BphP 1转基因小鼠模型。小鼠能够在体内实现BphP 1表达的Cre依赖性时间和空间靶向。我们验证了内源性BphP 1的光遗传学性能，其在活化状态下结合其工程蛋白伴侣QPAS 1，以触发原代细胞和活小鼠中的基因转录。我们展示了BphP 1在不同器官、发育中的胚胎、病毒感染组织和再生肝脏中表达的光声断层扫描，穿透深度为厘米。转基因小鼠模型为近红外光遗传学和体内光声成像提供了机会，并作为具有基因组编码的BphP 1的原代细胞和组织的来源。光遗传学工具可用作体内成像探针。在这里，作者产生了一个loxP-BphP 1转基因小鼠，使Cre依赖的时间和空间靶向体内BphP 1表达;他们显示了BphP 1在发育胚胎和再生肝脏中表达的光声断层扫描。
Optogenetic manipulation and optical imaging in the near-infrared range allow non-invasive light-control and readout of cellular and organismal processes in deep tissues in vivo. Here, we exploit the advantages of Rhodopseudomonas palustris BphP1 bacterial phytochrome, which incorporates biliverdin chromophore and reversibly photoswitches between the ground (740–800 nm) and activated (620–680 nm) states, to generate a loxP-BphP1 transgenic mouse model. The mouse enables Cre-dependent temporal and spatial targeting of BphP1 expression in vivo. We validate the optogenetic performance of endogenous BphP1, which in the activated state binds its engineered protein partner QPAS1, to trigger gene transcription in primary cells and living mice. We demonstrate photoacoustic tomography of BphP1 expression in different organs, developing embryos, virus-infected tissues and regenerating livers, with the centimeter penetration depth. The transgenic mouse model provides opportunities for both near-infrared optogenetics and photoacoustic imaging in vivo and serves as a source of primary cells and tissues with genomically encoded BphP1. Optogenetic tools can be used as in vivo imaging probes. Here the authors generate a loxP-BphP1 transgenic mouse to enable Cre-dependent temporal and spatial targeting of BphP1 expression in vivo; they show photoacoustic tomography of BphP1 expression in developing embryos and regenerating livers.
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