La inyección de vectores AAV se utiliza para reprogramar con éxito las células glia ng2 residentes en neuronas en el estriado del ratón NG2-Cre (Figura1A). Para apuntar específicamente a NG2 glia, los vectores FLEX con genes de reprogramación/reportero, se insertan en una dirección antisentido y están flanqueados por dos pares de sitios loxP antiparalelos y heterotípicos (Figura1B). Cada uno de los tres genes de reprogramación (Ascl1, Lmx1a y Nurr1) se coloca bajo el control del omnipresente promotor de cba en vectores individuales. Con el fin de asegurarse de que la expresión GFP se limita a las neuronas reprogramadas que se originan en una célula de expresión Cre, GFP se coloca bajo el control del promotor de la sinapsina específica de la neurona, (también en un vector FLEX).
El uso de la combinación de reprogramación y construcciones de reportero permite la generación de neuronas gFP positivas en el estriado del ratón (Figura1C,C'). El uso de la construcción del reportero sin la presencia de genes de reprogramación no produce neuronas positivas en gFP (Figura1D).
Las neuronas reprogramadas que están llenas de biocitetina son visibles después de la inmuno-tinción post mortem (Figura2A). Si la conversión es exitosa, debe haber una morfología neuronal extensa. Los registros electrofisiológicos de las neuronas reprogramadas muestran la presencia de conexiones funcionales postsinápticas con medidas de actividad espontáneas (Figura 2B,C). Esto se puede bloquear con bloqueador GABAérgico o glutamatérgico ionotrópico (Picrotoxina o CNQX), lo que sugiere entrada sináptica excitatoria e inhibitoria a las neuronas reprogramadas. La aparición de actividad espontánea aumenta con el tiempo posterior a la inyección viral (Figura2D), lo que indica una maduración gradual.
Los potenciales de acción inducidos por la corriente están presentes en las neuronas funcionales. Las posibilidades de acción aumentan en número con el tiempo después de la conversión (Figura2E). Esto indica además maduración en la función neuronal. En una neurona inmadura, la corriente inducirá ninguno o muy pocos potenciales de acción (Figura2F).
Los patrones de disparo de una neurona son específicos del tipo celular, ya que depende de factores como la morfología de las células y la expresión de canal15. Los patrones registrados en las neuronas reprogramadas in vivo pueden distinguirse en grupos y compararse con los de los subtipos neuronales endógenos, por ejemplo, interneuronas de pico rápido (Tipo de célula B, Figura 3B)u otros tipos de células (Figura3A,C,D ). Las diferencias electrofisiológicas observadas pueden confirmarse por la presencia de marcadores de subtipo específicos y co-expresión con GFP (Figura3E-H). En conjunto, estos datos indican que las neuronas reprogramadas presentes en el estriado tienen propiedades de diferentes tipos de interneuronas, como parvalbumina-, ChAt- y NPY- expresando interneuronas, así como la identidad de neurona spinospino media estriada (DARPP32+) ( Figura 3E -H).

Figura 1: Reprogramación in vivo de la glia NG2 residente en neuronas. (A) Representación esquemática de la reprogramación in vivo mediada por el virus AAV de la glia estriada NG2. (B) Representación esquemática de construcciones AAV5 FLEX utilizadas para la reprogramación in vivo, en la que la expresión génica está regulada por la expresión Cre en las células objetivo. (C y C') Neuronas reprogramadas in vivo, resultantes de la inyección de Syn-GFP + ALN en el Estriado. (D) Ausencia de neuronas reprogramadas cuando no se añaden factores de reprogramación al cóctel viral, y sólo se inyecta la construcción del reportero in vivo. Barras de escala a 100 mm (C),25 mm (C'), 25 mm (D). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Las neuronas reprogramadas in vivo son funcionales y muestran maduración con el tiempo. (A) La neurona reprogramada llena de biocitotina, muestra morfología neuronal madura, incluyendo espinas dendríticas. Rastros muestra (B) actividad inhibitoria (GABAérgica) que está bloqueada con picrotoxina, un antagonista del receptor GABAA y (C) actividad excitatoria que está bloqueada con CNQX, un antagonista del receptor AMPA. (D) El número de neuronas con actividad postsináptica aumenta con el tiempo. (E) Las neuronas parcheadas muestran disparo repetitivo ya a las 5 semanas después de la inyección (con.p.i.) y continúan mostrando que a las 8 y 12 p.p.i. (F) El potencial de acción inducido por corriente y la actividad postsináptica de una neurona inmadura, mostrando pocos sinápticos eventos y pocos potenciales de acción en comparación con B y D. Barra de escala 25 mm Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Las neuronas reprogramadas in vivo muestran propiedades inmunohistoquímicas y electrofisiológicas de las interneuronas estriales. (A-D) Los patrones de disparo de las neuronas reprogramadas in vivo pueden ser de tipos distintos: (A) Tipo A es similar a la neurona espinosa media endógena (DARPP32+); (B) similar a las interneuronas de pico rápido (PV+); (C) similar a las neuronas de pico de umbral bajo con hundimiento prominente (NPY+); (D) neuronas disparando con gran post-hiperpolarización (Chat+). (E-H) Imágenes confocales que muestran la colocalización de la PFP y los marcadores interneuronas PV (E), ChAT (F), NPY (G) y el marcador de neurona de proyección DARPP32 (H). Todas las barras de escala de 50 mm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.