Cnr2-KO 基因敲除小鼠

Cnr2，也称为Cannabinoid receptor 2（CB2R），是一种在大脑和身体其他部位表达的G蛋白偶联受体。CB2R主要在白细胞中表达，长期以来被认为主要参与免疫调节。然而，CB2R的特异性配体和CB2R敲除小鼠的使用揭示了它在神经系统中的功能作用，不仅在生理条件下，而且在病理条件下都存在。在神经组织中检测到CB2R mRNA时，对神经系统的直接影响变得明显。然而，关于CB2R蛋白在神经系统中表达的准确映射仍然缺乏，部分原因是缺乏特异性抗体。通过交叉参考迄今为止发表的mRNA和蛋白数据，本文探讨了神经系统中最可能存在CB2R蛋白的区域和细胞类型。在针对CB2R开发的许多抗体中，只有少数部分通过了特异性测试，并在中枢神经系统（CNS）中检测到了CB2R。必须继续努力支持在每种物种中开发更特异性和更好验证的抗体，以便在CB2R蛋白被寻求或需要量化时使用[1]。

大麻通过抑制T细胞中的JAK/STAT信号传导来抑制抗肿瘤免疫，这是通过CNR2实现的。使用表达FLAG标记Cnr2基因的敲入小鼠模型，发现CNR2与JAK1结合并抑制T细胞中的下游STAT信号传导。总的来说，我们的结果表明，大麻素系统（ECS）通过抑制T细胞对癌症的免疫来介导抑制，并建议在大麻和大麻素药物治疗期间避免使用免疫疗法[2]。

抑郁症会加剧小鼠心肌缺血再灌注损伤，这是通过CNR2基因和MIF-AMPK信号通路实现的。在抑郁症状态下，外周CNR2基因的表达下调。我们发现，抑郁症组中CNR2的表达水平在再灌注后较低，导致左心功能恶化。抑郁小鼠表现出MIF分泌降低，伴随MIF-AMPK信号通路激活减少。然而，在缺血前注射CNR2激动剂JWH133增加了MIF-AMPK信号通路的激活，而CNR2抑制剂AM630降低了激活。然而，注射CNR2激动剂JWH133前缺血增加了MIF-AMPK信号通路的激活，而CNR2抑制剂AM630降低了激活。进一步的研究需要调查影响心肌CNR2表达的特定神经内分泌机制。并且这些实验结论需要在细胞水平上进行进一步验证。抑郁症阻碍了再灌注后心肌中CNR2的激活，从而通过减弱MIF-AMPK信号通路激活来加剧心肌缺血再灌注损伤[3]。

在大麻素使用障碍（SCUD）患者中评估了COMT（rs4680）、CNR2（rs2501432）、CNR2（rs2229579）、UCP2（rs659366）和IL-17（rs763780）基因变异。基于DSM-5标准，将94例SCUD患者和95名健康志愿者纳入研究。所有患者均评估了自残、自杀行为、精神病症状、药物诱导的精神病、烟草使用障碍（TUD）或酒精使用障碍（AUD）共病以及TUD或AUD的家庭史。PCR-RFLP用于从DNA材料中识别基因变异。与对照相比，SCUD患者中CNR2（rs2229579）和UCP2（rs659366）的变异分布存在显著差异。SC相关精神病症状与SCUD患者中IL-17（rs763780）变异相关，这些患者在大麻使用年龄不足18岁时出现。此外，在SCUD患者中，COMT Val108Met基因变异与自残相关，而COMT Val158Met变异与自杀尝试相关。此外，在SCUD患者中，UCP2（rs659366）变异与AUD或TUD的家庭史相关。总的来说，CNR2（rs2229579）和UCP2（rs659366）的变异与SCUD相关。SC相关精神病症状与IL-17（rs763780）变异相关，而COMT变异与SCUD患者中的自残或自杀尝试相关[4]。

在鸟类中，大麻素通过两个大麻素受体（CNRs）调节神经免疫相互作用，这两个受体在脑（CNR1，同义词CB1）和外周（CNR2，同义词CB2）中保守表达。我们的比较基因组分析表明，CNR2基因在免疫调节中存在几个进化性丧失。值得注意的是，我们发现所有鹦鹉（鹦鹉目）中的CNR2基因发生了假基因化。这种CNR2基因的丧失是由于染色体易位。我们的正选择分析表明，鹦鹉CNR1中不存在任何特定的分子适应来补偿CNR2在大麻素系统调节神经免疫相互作用中的丧失。使用实验诱导的无菌性炎症的鸟脑的转录组数据，我们突出了CNR2基因丧失可能的功能影响。我们将CNR和神经炎症标志物的表达模式与CNR2缺陷鹦鹉（由虎皮鹦鹉Melopsittacus undulatus和另外五种鹦鹉物种代表）与CNR2完整鸣禽（由斑马雀Taeniopygia guttata代表）进行了比较。与鸣禽不同，用脂多糖刺激会导致与鹦鹉中显著上调的促炎细胞因子（包括白细胞介素1β（IL1B）和6（IL6））的表达相关的神经炎症。我们的结果表明，CNR2基因丧失对脑炎症敏感性增加的功能重要性[5]。

在绝经后汉族女性中评估了CNR2基因中常见变异与骨密度（BMD）和骨质疏松症易感性的关系。在汉族绝经后女性中，对1032例骨质疏松症患者和2089名健康对照进行了全面评估。根据不同基因型的统计显著差异。绝经后骨质疏松症是绝经后女性中一个重要的健康问题，遗传因素在其中起着重要作用。遗传易感基因中的基因多态性是骨质疏松症发病机制中的主要临床危险因素。本研究旨在调查CNR2基因（在某些人群中与骨质疏松症易感性相关）是否与汉族绝经后女性的骨密度（BMD）或骨质疏松症相关。我们在3121名汉族绝经后女性中检查了覆盖CNR2基因区域的39个SNPs，包括1032例骨质疏松症患者和2089名健康对照，以评估与BMD和骨质疏松症的相关性。我们发现rs4237和rs2501431与我们的样本中的BMD和骨质疏松症显著相关（校正后的p值分别为0.020085和0.017199），rs2501431的TT基因型和rs4237的AA基因型与腰椎BMD和股骨颈BMD较低，与其它基因型相比。此外，通过单倍型分析表明，CNR2基因中包含rs4237和rs2501431的两个单倍型块与BMD和骨质疏松症显著相关（全球排列检验p值均<0.001），rs3003336-rs2501431-rs2502992-rs2501432块中的风险单倍型（ATTT）在病例中几乎增加了4倍的患病风险。我们的研究结果为CNR2基因在骨质疏松症病因学中的重要作用提供了进一步的支持性证据，并表明它可能是汉族绝经后女性中BMD和骨质疏松症的遗传风险因素[6]。

CNR2基因编码大麻素受体CB2的遗传变异已被证明与骨质疏松症和低骨密度（BMD）相关。我们在俄罗斯居住的欧洲血统（楚瓦什人）的种族同质健康家族样本中研究了CNR2多态性与手骨强度之间的相关性。我们发现非同义CNR2 SNPs与手部放射学BMD和断裂弯曲抗力指数（BBRI）显著相关，通过两种不同的传递不平衡检验。对于两种检验，还获得了手部BMD（范围为0.007至0.008）和BBRI（范围为0.001至0.003）的额外CNR2位点SNPs的高度显著p值。在多重检验校正后，关联仍然显著。总的来说，除了CNR2多态性与临床相关骨骼部位的低BMD相关外，我们现在还报道了它们与手骨强度表型的显著关联，使用基于家族的研究设计，这意味着CNR2位点的遗传变异对骨结构和功能的影响甚至更广泛[7]。

尽管大麻和基于大麻素的药物的医疗应用存在争议，但它仍然是现代医学的一部分。大麻素被推广为治疗的疾病清单不断扩大。已经描述了在胶质瘤或癫痫预后非常差的患者的显著改善病例。然而，副作用的发生仍然难以估计，对大麻素的疗效的了解仍然不足。我们认为，许多关于大麻医疗用途的问题和担忧可以通过药物基因组学得到解答。基于参与大麻素在大麻素在人机体中的转运、作用和代谢的蛋白质和分子的知识，我们预测了候选基因，这些基因的变异与医疗大麻和大麻素药物的疗效和副作用有关。我们可以将它们分为：受体基因-CNR1、CNR2、TRPV1和GPR55，转运蛋白-ABCB1、ABCG2、SLC6A，生物转化、生物合成和生物活化蛋白由CYP3A4、CYP2C19、CYP2C9、CYP2A6、CYP1A1、COMT、FAAH、COX2、ABHD6、ABHD12基因编码，还有MAPK14。本综述根据个性化医学和大麻素药物疗法，对大麻素药物基因组学的当前知识进行了组织[8]。

CRISPR/Cas技术已被成功用于刺激目标位点中短DNA序列的整合以产生基因突变。然而，许多应用需要使用大型基因靶向构建体进行同源重组。在这里，我们通过使用一个用于“人化”小鼠Cnr2基因位点的构建体来探讨CRISPR/Cas介导的双链断裂增强大型目标序列的遗传工程潜力。我们设计了一个小向导RNA，通过Cas9在Cnr2编码外显子中指导双链断裂的诱导。通过将CRISPR/Cas系统与10 kb靶向构建体共转化，我们能够将重组频率从0.27%提高到67%，增加了200多倍。因此，这种简单技术可以用于同源整合大型基因片段，并且应该大大增强我们产生任何类型遗传工程小鼠模型的能力[9]。

大麻素受体2（CNR2）在感觉上皮中的作用仍然描述得很少。我们发现cnr2在鱼内耳和侧线（LL）毛细胞（HCs）中表达强烈。接下来，我们证明缺乏cnr2的幼虫中的感觉突触在HCs中严重受损。在突变动物中，突触前带和钙通道（Cav1.3）的出现和分布发生了深刻的变化。突触后密度（PSDs）中膜相关鸟苷酸激酶（MAGUK）的聚集也受到了严重影响，这表明CNR2在维持感觉突触中发挥作用。此外，HCs中的囊泡转运也受到了严重影响，这表明大麻素系统（ECs）通过CNR2的逆行作用调节HC机械转导。我们在视网膜带突触中发现了类似的扰动。最后，我们表明，在突变动物中，声音和光刺激后的幼虫游泳行为有显著差异。因此，我们提出CNR2对发育幼虫中的感觉信息处理至关重要[10]。

综上所述，Cnr2基因及其编码的CB2R在大脑和身体其他部位中发挥多种作用，包括免疫调节、神经炎症调节、骨密度和骨质疏松症易感性以及感觉突触成熟和功能。CNR2在多种疾病中发挥重要作用，包括大麻素使用障碍、抑郁症和骨质疏松症。此外，CNR2还具有独立的染色质调控功能，影响基因表达和干细胞的多能性维持。CNR2的研究有助于深入理解大麻素系统在健康和疾病中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。