皮质-纹状体可卡因寻求神经回路通过使用双自我给药和自我寻求实验的小鼠模型，与蔗糖寻求神经回路在基因表达上存在差异来区分

《Addictive Behaviors》：Corticostriatal cocaine-seeking ensembles are defined by differing gene expression from sucrose-seeking ensembles using a within-subject dual self-administration and seeking mouse model

可卡因寻求的神经群集在腹侧被盖区（NAc）和 medial prefrontal cortex（mPFC）中表现出独特的转录组特征，通过RNA测序比较了可卡因寻求群集与蔗糖寻求群集、重叠群集和非群集的差异，发现G蛋白偶联受体信号、组蛋白修饰和突触功能相关基因显著改变，并关联到人类物质使用障碍的GWAS基因。

　　本研究旨在深入探讨可卡因寻求行为与非药物奖励（如蔗糖）寻求行为在神经生物学上的差异，以期为开发治疗可卡因使用障碍的新靶点提供依据。研究人员采用了一种基于小鼠的双奖励自我给药模型，并结合TRAP2技术（靶向重组在活跃的神经元中）和荧光激活细胞分选（FACS）技术，对可卡因寻求行为和蔗糖寻求行为相关的神经元群体进行分类和基因表达谱分析。研究重点在于识别和区分这些群体的基因表达特征，以揭示可卡因寻求行为特有的分子机制。

在实验中，研究团队首先训练小鼠在交替的天数内进行可卡因和蔗糖的自我给药。这些训练包括通过鼻孔操作（NP）来获取奖励，并且每次操作都会与特定的线索（如灯光）相关联。在获得奖励后，小鼠经历了消退（EXT）阶段，即在没有奖励或线索的情况下继续操作。随后，研究团队通过线索诱导的复现（RST）测试，评估小鼠在消退后对可卡因和蔗糖的寻求行为。这些行为测试为后续的基因表达分析提供了行为基础。

在进行行为测试后，研究人员使用FACS技术对小鼠的伏隔核（NAc）和内侧前额叶皮层（mPFC）中的荧光标记神经元进行分选。这些神经元包括可卡因寻求群体（C）、蔗糖寻求群体（S）、重叠群体（O）和非群体（Nontag）。通过FACS分选，研究人员能够对这些群体进行RNA测序（RNAseq），以揭示它们的基因表达特征。这种方法使得研究团队能够在同一个实验对象中进行比较，从而避免了传统的组间比较可能带来的混淆因素。

通过分析这些基因表达数据，研究人员发现，可卡因寻求行为在某些基因表达上表现出显著的差异，这些差异不仅存在于可卡因寻求群体，还存在于与蔗糖寻求行为相关的重叠群体和非群体中。这些差异主要体现在基因表达的上调和下调上，其中一些基因在可卡因寻求行为中显著上调，而另一些则下调。这种基因表达的变化可能与可卡因寻求行为的形成和维持有关，也可能与药物依赖的长期神经生物学变化相关。

此外，研究还发现，可卡因寻求行为与非药物奖励（如蔗糖）寻求行为在基因表达上存在一定的重叠，但也有独特的表达模式。例如，某些基因在可卡因寻求群体中显著上调，而在蔗糖寻求群体中则没有表现出类似的变化。这些基因可能在可卡因寻求行为中扮演特定的角色，而不会对非药物奖励的寻求行为产生影响。这种差异可能为开发针对可卡因寻求行为的特异性治疗方法提供了线索。

研究团队还对不同性别（雄性和雌性）小鼠的基因表达模式进行了比较分析。结果显示，不同性别的小鼠在基因表达上存在差异，这可能与性别相关的神经生物学差异有关。例如，某些基因在雌性小鼠中表现出更强的表达，而在雄性小鼠中则表现出相反的趋势。这些发现进一步强调了性别在可卡因寻求行为中的重要性，并提示可能需要在研究中考虑性别因素。

在基因表达分析中，研究团队还利用了Reactome数据库进行基因本体（GO）和通路富集分析，以识别与可卡因寻求行为相关的基因通路。这些通路包括与G蛋白偶联受体（GPCR）信号传导、细胞骨架组织和内含子相关的过程。这些通路的富集分析为理解可卡因寻求行为的分子机制提供了重要的线索。

值得注意的是，研究团队还发现了一些与已知药物依赖相关的基因在可卡因寻求群体中表现出特定的表达模式。例如，某些组蛋白编码基因在雌性小鼠的NAc和mPFC中被显著上调，这可能与药物依赖的表观遗传学变化有关。此外，一些基因如Pde2a在雄性小鼠的NAc中被上调，这可能与压力相关的酒精消费有关，提示其在可卡因寻求行为中的潜在作用。

本研究还通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）进一步探讨了可卡因寻求行为的基因表达模式。WGCNA是一种无监督的分析方法，可以识别基因之间的共表达网络，从而揭示与特定行为相关的基因模块。研究团队发现，一些基因模块在可卡因寻求群体中表现出显著的富集，这些模块可能与刺激检测、细胞骨架组织和囊泡运输等过程有关。这些发现不仅有助于理解可卡因寻求行为的分子机制，还可能为开发针对这一行为的治疗策略提供新的视角。

研究团队还比较了这些基因表达模式与人类可卡因使用障碍（CUD）的全基因组关联研究（GWAS）结果，发现一些基因在可卡因寻求群体中表现出显著的富集，这些基因与人类CUD的遗传风险因素有关。这表明，尽管本研究是在小鼠模型中进行的，但其发现可能对理解人类CUD的遗传基础具有重要意义。此外，研究团队还发现了一些与冲动性格和帕金森病相关的基因在可卡因寻求群体中表现出特定的表达模式，这提示这些基因可能在药物依赖的多个方面发挥作用。

本研究的结论指出，可卡因寻求行为与非药物奖励寻求行为在基因表达上存在显著的差异。这些差异可能反映了不同的神经生物学机制，从而为开发特异性治疗可卡因寻求行为的靶点提供了基础。通过这种系统性的基因表达分析，研究人员能够更清晰地识别与可卡因寻求行为相关的基因，这些基因可能成为未来药物开发和治疗策略的重要目标。

总的来说，本研究通过结合行为学、分子生物学和基因组学技术，揭示了可卡因寻求行为与非药物奖励寻求行为在神经生物学上的差异。这些发现不仅加深了我们对可卡因依赖机制的理解，还为未来的治疗策略提供了重要的理论支持。研究结果强调了在不同神经区域和性别中，基因表达模式的变化可能与可卡因寻求行为的形成和维持密切相关。这些发现为理解药物依赖的复杂性提供了新的视角，并可能促进更有效的治疗方案的开发。