AbMole小課堂丨ClozapineN-Oxide(CNO)：研究化學(xué)遺傳學(xué)與DREADDs的重要工具ClozapineN-Oxide（CNO，氯氮平N-氧化物，AbMole，M7684）是神經(jīng)科學(xué)研究的重要工具分子，在生物學(xué)、化學(xué)遺傳學(xué)、神經(jīng)調(diào)控和細(xì)胞死亡機制研究領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特價值，特別是在DesignerReceptorsExclusivelyActivatedbyDesignerDrugs（DREADDs，設(shè)計型受體僅由設(shè)計型調(diào)節(jié)劑激活）中的應(yīng)用。ClozapineN-Oxide（CNO）的作用機制ClozapineN-Oxide（CNO，氯氮平N-氧化物，AbMole，M7684）是化學(xué)遺傳學(xué)研究中的重要工具化合物。化學(xué)遺傳學(xué)（Chemogenetics）是通過工程化改造的生物大分子（如受體、離子通道），使其能夠和特定合成小分子配體之間產(chǎn)生特異性相互作用，以此實現(xiàn)對細(xì)胞活動的精準(zhǔn)調(diào)控。簡單來說就是一套通過“人工設(shè)計的受體＋外源小分子激動劑”的組合，以實現(xiàn)在特定細(xì)胞或組織中人為開啟或關(guān)閉信號通路的實驗策略?；瘜W(xué)遺傳學(xué)的核心在于創(chuàng)造自然界不存在的“分子-受體”配對系統(tǒng)，具有高特異性、可逆性等特點。圖SEQ圖\*ARABIC1.化學(xué)遺傳學(xué)的經(jīng)典示意圖ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[1]READDs（DesignerReceptorsExclusivelyActivatedbyDesignerDrugs，設(shè)計型受體僅由設(shè)計型調(diào)節(jié)劑激活）是化學(xué)遺傳學(xué)的經(jīng)典系統(tǒng)。DREADDs通過對天然G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）進(jìn)行定點突變，使其失去內(nèi)源性配體如乙酰膽堿的結(jié)合能力，轉(zhuǎn)而特異性結(jié)合人工合成配體如ClozapineN-Oxide（CNO，氯氮平N-氧化物，AbMole，M7684）。例如經(jīng)典的hM3Dq受體，它改造自毒蕈堿受體M3（hM3），在引入突變Y149C/A239G后，hM3Dq僅被CNO激活，進(jìn)而升高細(xì)胞內(nèi)鈣離子，促進(jìn)神經(jīng)元興奮。此外，還有抑制型DREADDs，如hM4Di，它被CNO激活后，會抑制腺苷酸環(huán)化酶的活性，降低細(xì)胞內(nèi)cAMP水平，從而抑制細(xì)胞的活動，使細(xì)胞興奮程度降低。圖SEQ圖\*ARABIC2.DREADDsandtheirdownstreamintracellularsignaltransductionpathwaysADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Atasoy</Author><Year>2018</Year><RecNum>604</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[2]</style></DisplayText><record><rec-number>604</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="f2td9w00a22awteprfrp9vaup9d9zwa9tdfr"timestamp="1753256177">604</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Atasoy,Deniz</author><author>Sternson,ScottM.</author></authors></contributors><titles><title>ChemogeneticToolsforCausalCellularandNeuronalBiology</title></titles><pages>391-418</pages><volume>98</volume><number>1</number><dates><year>2018</year></dates><accession-num>29351511</accession-num><urls><related-urls><url>/doi/abs/10.1152/physrev.00009.2017</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1152/physrev.00009.2017</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[2]ClozapineN-Oxide（CNO）的科研應(yīng)用ClozapineN-Oxide（CNO）在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究應(yīng)用在神經(jīng)科學(xué)研究中，ClozapineN-Oxide（CNO，AbMole，M7684）具有重要的應(yīng)用潛力和多樣的應(yīng)用場景。在神經(jīng)學(xué)研究中，科學(xué)家們需要對特定神經(jīng)元細(xì)胞進(jìn)行可逆的調(diào)節(jié)。在實驗設(shè)計中，科研人員可以通過病毒載體如腺相關(guān)病毒（AAV）攜帶DREADDs基因，然后通過腦區(qū)立體定位注射，結(jié)合細(xì)胞特異性啟動子（如CaMKIIα靶向興奮性神經(jīng)元，GFAP靶向星形膠質(zhì)細(xì)胞）實現(xiàn)DREADDs在特定細(xì)胞中的精準(zhǔn)表達(dá)。也可以直接構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動物，如通過Cre依賴DIO（Double-floxedInvertedOrientation）小鼠實現(xiàn)DREADD基因的導(dǎo)入。然后通過腹腔注射、口服或腦局部微注射ClozapineN-Oxide（氯氮平N-氧化物）以調(diào)控特定腦區(qū)或神經(jīng)元群體的活動，結(jié)合行為學(xué)檢測，能夠明確該部分神經(jīng)元在特定行為中的作用。例如在情緒相關(guān)行為研究中，當(dāng)與焦慮情緒相關(guān)的腦區(qū)（如杏仁核）的特定神經(jīng)元上表達(dá)hM4Di，給予CNO抑制這些神經(jīng)元的活動后，觀察動物在高架十字迷宮等焦慮模型中的行為變化，可判斷該神經(jīng)元群體對焦慮情緒的調(diào)控作用ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[3]。在學(xué)習(xí)記憶研究中，激活海馬體中與記憶編碼相關(guān)的神經(jīng)元，通過CNO處理后觀察動物在莫里斯水迷宮等實驗中的表現(xiàn)，能深入探究這些神經(jīng)元在記憶形成與鞏固過程中的具體功能ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>陸敏敏</Author><Year>2024</Year><RecNum>609</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[4]</style></DisplayText><record><rec-number>609</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="f2td9w00a22awteprfrp9vaup9d9zwa9tdfr"timestamp="1753322552">609</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>陸敏敏</author><author>肖琴</author><author>羅心為</author><author>高添宇</author><author>張琪敏</author><author>張小龍</author><author>何超%J陸軍軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報</author></authors></contributors><titles><title>丘腦連接核通過內(nèi)側(cè)內(nèi)嗅皮層調(diào)控空間記憶初步研究</title></titles><pages>046</pages><number>006</number><dates><year>2024</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[4]。圖SEQ圖\*ARABIC3.利用化學(xué)遺傳學(xué)操縱小鼠神經(jīng)回路ClozapineN-Oxide在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用ClozapineN-Oxide（CNO，AbMole，M7684）最初主要應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，通過調(diào)控特定神經(jīng)元活動來解析神經(jīng)環(huán)路功能。然而，隨著技術(shù)發(fā)展，CNO-DREADDs系統(tǒng)已逐步拓展至代謝、內(nèi)分泌、呼吸、免疫及腫瘤等多個領(lǐng)域。胰腺β細(xì)胞與胰島素分泌：研究者在在小鼠胰腺β細(xì)胞中表達(dá)hM3Dq受體（Gq-DREADDs），通過短時內(nèi)多頻次注射CNO后可激活Gq信號通路，促進(jìn)胰島素分泌；或者通過慢性CNO處理，則能誘導(dǎo)β細(xì)胞增殖，增加細(xì)胞數(shù)量，為糖尿病研究提供新思路ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[5]。星形膠質(zhì)細(xì)胞-自主神經(jīng)互作：在星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)hM3Dq，CNO（ClozapineN-Oxide）刺激可觸發(fā)鈣離子釋放，改變自主神經(jīng)節(jié)活動，進(jìn)而調(diào)控實驗動物的心血管和胃腸功能ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Macdonald</Author><Year>2020</Year><RecNum>611</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>611</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="f2td9w00a22awteprfrp9vaup9d9zwa9tdfr"timestamp="1753323281">611</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Macdonald,AlastairJ.</author><author>Holmes,FionaE.</author><author>Beall,Craig</author><author>Pickering,AnthonyE.</author><author>Ellacott,KateL.J.%JGlia</author></authors></contributors><titles><title>Regulationoffoodintakebyastrocytesinthebrainstemdorsalvagalcomplex</title></titles><pages>1241-1254</pages><volume>68</volume><number>6</number><dates><year>2020</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[6]。例如，通過干預(yù)腸腦軸神經(jīng)環(huán)路，可研究小鼠應(yīng)激性胃腸功能障礙。免疫細(xì)胞特異性操控：在巨噬細(xì)胞或T細(xì)胞中表達(dá)DREADDs，結(jié)合CNO給藥，可定向調(diào)控免疫應(yīng)答。例如在免疫細(xì)胞中表達(dá)Gi-DREADD（hM4Di），ClozapineN-Oxide（CNO）處理后可抑制巨噬細(xì)胞炎癥因子釋放，減輕膿毒癥小鼠模型中的全身炎癥ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Saika</Author><Year>2020</Year><RecNum>612</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>612</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="f2td9w00a22awteprfrp9vaup9d9zwa9tdfr"timestamp="1753323607">612</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Saika,F.</author><author>Matsuzaki,S.</author><author>Kobayashi,D.</author><author>Ideguchi,Y.</author><author>Nakamura,T.Y.</author><author>Kishioka,S.</author><author>Kiguchi,N.</author></authors></contributors><auth-address>DepartmentofPharmacology,WakayamaMedicalUniversity,Wakayama,Japan. DepartmentofImmunology,NiigataUniversityGraduateSchoolofMedicalandDentalSciences,Niigata,Japan. FacultyofWakayamaHealthCareSciences,TakarazukaUniversityofMedicalandHealthCare,Wakayama,Japan.</auth-address><titles><title>ChemogeneticRegulationofCX3CR1-ExpressingMicrogliaUsingGi-DREADDExertsSex-DependentAnti-AllodynicEffectsinMouseModelsofNeuropathicPain</title><secondary-title>FrontPharmacol</secondary-title><alt-title>Frontiersinpharmacology</alt-title></titles><periodical><full-title>FrontPharmacol</full-title><abbr-1>Frontiersinpharmacology</abbr-1></periodical><alt-periodical><full-title>FrontPharmacol</full-title><abbr-1>Frontiersinpharmacology</abbr-1></alt-periodical><pages>925</pages><volume>11</volume><edition>2020/07/09</edition><keywords><keyword>allodynia</keyword><keyword>chronicpain</keyword><keyword>oxaliplatin</keyword><keyword>paclitaxel</keyword><keyword>spinalcord</keyword></keywords><dates><year>2020</year></dates><isbn>1663-9812(Print) 1663-9812</isbn><accession-num>32636748</accession-num><urls></urls><custom2>PMC7318895</custom2><electronic-resource-num>10.3389/fphar.2020.00925</electronic-resource-num><remote-database-provider>NLM</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>[7]。CAR-T細(xì)胞的安全開關(guān)：有研究在CAR-T細(xì)胞中導(dǎo)入Gi-DREADD（hM4Di），ClozapineN-Oxide（CNO）理后能可逆抑制T細(xì)胞活性，避免研究中細(xì)胞因子風(fēng)暴的產(chǎn)生ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[8]。范例詳解JCIInsight.2025Mar18.（PMID:40100274）山東大學(xué)、山東第一醫(yī)科大學(xué)的實驗人員在上述文章中探究了急性應(yīng)激如何通過腦-體回路抑制細(xì)菌性膀胱炎中的炎癥反應(yīng)，特別是通過抑制ILC2（2型天然淋巴細(xì)胞）的激活來實現(xiàn)抗炎效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，急性應(yīng)激能夠激活下丘腦的視旁核（PVN），進(jìn)而通過下丘腦-垂體-腎上腺軸（HPA軸）釋放糖皮質(zhì)激素，最終抑制膀胱中ILC2細(xì)胞的激活，減少炎癥因子的產(chǎn)生，從而緩解小鼠的細(xì)菌性膀胱炎。AbMole的ClozapineN-Oxide（CNO，氯氮平N-氧化物）在這篇文章中作為一種化學(xué)遺傳學(xué)工具，用于激活特定的神經(jīng)元。具體來說，研究人員通過向小鼠的PVN區(qū)域注射AAV-hM3Dq病毒，使得PVN神經(jīng)元表達(dá)hM3Dq受體。隨后，通過向小鼠體內(nèi)注射CNO（ClozapineN-Oxide），可以選擇性地激活這些表達(dá)hM3Dq的PVN神經(jīng)元，從而研究PVN神經(jīng)元激活對膀胱炎的影響ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[9]。圖SEQ圖\*ARABIC4.在UPEC感染期間，通過化學(xué)遺傳學(xué)激活室旁核（PVN）神經(jīng)元可減輕膀胱炎癥ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[9]參考文獻(xiàn)及鳴謝ADDINEN.REFLIST[1]O.Keifer,K.Kambara,A.Lau,etal.,Chemogeneticsarobustapproachtopharmacologyandgenetherapy,Biochemicalpharmacology175(2020)113889.[2]DenizAtasoy,ScottM.Sternson,ChemogeneticToolsforCausalCellularandNeuronalBiology,98(1)(2018)391-418.[3]D.Zhao,D.Wang,W.Wang,etal.,Thealteredsensitivityofacutestressinducedanxiety-relatedbehaviorsbymodulatinginsularcortex-paraventricularthalamus-bednucleusofthestriaterminalisneuralcircuit,Neurobiologyofdisease174(2022)105890.[4]陸敏敏,肖琴,羅心為,etal.,丘腦連接核通過內(nèi)側(cè)內(nèi)嗅皮層調(diào)控空間記憶初步研究,(006)(2024)046.[5]J.Wess,UseofDesignerG