青科沙龙224期 | 肖百龙团队最新研究，揭示躯体感觉跨模态调控因子

近日，清华大学肖百龙团队在《Nature Neuroscience》发表题为“Behavioral genomics identifies Creld1 as a cross-modal regulator of somatosensation”的研究论文。研究团队建立了一套基于出生后体内CRISPR–Cas9基因编辑的行为基因组学筛选体系，并利用该体系鉴定出跨模态调控躯体感觉的关键分子CRELD1，揭示了其通过调节电压门控钠离子通道（Nav）影响感觉神经元兴奋性的作用机制。

PIEZO2是目前已知的重要机械门控离子通道，参与触觉、本体感觉以及病理性机械超敏痛的形成。然而，现有研究提示，急性伤害性机械刺激引发的机械痛觉并不能完全由PIEZO2解释，其他机械痛觉受体及其调控机制仍有待发现。此外，触觉、温度觉、痛觉和痒觉虽然对应不同的感觉输入，但它们是否受到共同分子机制的调节，也缺乏系统性研究。

传统感觉分子筛选主要依赖候选基因分析、电生理学检测和基因敲除动物模型，往往存在研究周期较长、筛选通量有限等问题。尤其是全身性基因敲除可能引发胚胎发育异常，或因长期功能代偿而影响对基因生理作用的判断。为提高筛选效率并减少发育因素的干扰，研究团队建立了基于腺相关病毒AAV9递送单导向RNA（sgRNA）的出生后CRISPR–Cas9基因编辑体系，通过在小鼠背根神经节中进行基因敲除，并结合多种感觉行为学检测，实现对感觉相关基因的体内功能筛选。

研究团队首先选取TRPV1、PIEZO2和Nav1.7等已知感觉相关基因验证该体系，结果显示其能够有效重现相应基因缺失所致的典型感觉功能异常，证明该体系可用于体内感觉基因筛选。在此基础上，研究人员对20个候选基因开展功能筛选，最终鉴定出此前在躯体感觉领域研究较少的关键分子CRELD1。

为了明确CRELD1在不同感觉模态中的作用，研究团队利用出生后CRISPR–Cas9基因编辑技术敲除小鼠背根神经节中的Creld1。结果发现，Creld1缺失显著削弱了小鼠对轻触、热刺激、冷刺激、伤害性机械刺激及致痒刺激的行为反应。进一步地，研究人员利用他莫昔芬诱导的Cre重组系统，在成年小鼠DRG神经元中删除Creld1，同样观察到广泛的感觉功能缺陷，提示CRELD1不仅参与感觉系统发育，还在成年期正常感觉功能的维持中发挥作用。

与基因缺失实验相对应，在背根神经节神经元中过表达CRELD1，则能够显著增强小鼠对轻触觉、热刺激和冷刺激的行为反应。敲除与过表达实验从不同方向支持了CRELD1对多种感觉功能的调节作用，表明其并非只参与某一种特定感觉信号的传递，而是能够广泛影响触觉、温度觉、痛觉和痒觉等多种躯体感觉反应。

CRELD1何以同时影响多种感觉模态？研究团队结合电生理学、生物化学及分子功能实验发现，CRELD1可作为Nav通道的辅助调控因子，参与调节DRG神经元的兴奋性。Nav通道负责介导神经元动作电位的产生与传导，是感觉信号传递的重要分子基础。研究发现，CRELD1能与Nav通道相互作用，增强钠离子电流并改变通道的电压依赖性激活特性，从而提高神经元兴奋性；相反，CRELD1缺失会削弱Nav通道相关功能，降低DRG神经元兴奋性，使其对多种感觉刺激的响应能力下降。这一机制从神经元电生理层面解释了CRELD1跨模态调控的原因：尽管触觉、温度觉、痛觉和痒觉的外周感受机制不同，但其感觉信号最终均依赖感觉神经元的兴奋性及动作电位传递。

研究还进一步解析了CRELD1与Nav通道相互作用的结构基础。结果显示，小鼠CRELD1主要通过其C端跨膜结构域与Nav通道发生相互作用。不过，这一调控关系还存在物种及剪接亚型差异，提示CRELD1对Nav通道的调节可能受到蛋白结构和亚型特征的影响。

https://www.nature.com/articles/s41593-026-02484-w