Science:第一个不同的脑神经元大规模转录组完成
2016/06/27
Scripps研究所、加州大学圣地亚哥分校和Illumina的团队已经完成了不同的单个脑神经元转录组的首次大规模评估。这项研究于6月24日发表在Science杂志上。


Scripps研究所、加州大学圣地亚哥分校和Illumina的团队已经完成了不同的单个脑神经元转录组的首次大规模评估。他们的研究显示了人脑细胞用来从DNA到RNA转录遗传信息和产生蛋白的分子有惊人的多样性。

研究人员通过从人的大脑中分离单个神经元细胞核进行分析来完成这一壮举,这允许对大脑皮层中的16个神经元亚型,参与思想、认知和许多其他功能的“灰质”的分类。

Scripps研究所的神经生物学家Jerold Chun教授说:“通过一个绝妙的科学合作,我们发现细胞之间存在大量的转录组多样性,这将促进对正常脑和疾病的认识,比如阿尔茨海默氏症,帕金森,ALS和抑郁症。”

这项研究于6月24日发表在Science杂志上。

各个都不同

部分的大脑皮质在显微镜下看起来有所不同,由不同的细胞形状和密度形成皮质层,大部分被称为“Brodmann“区域。但多数研究者在他们的研究中将神经元作为一个相当一致的组。

Chung说:“研究人员往往做出假设:从一个微小的大脑样本获得的信息对于整个大脑是真实的。”

Chung解释说但是大脑不像其它器官。人们越来越认识到单个的脑细胞都是独一无二的,而且可能是脑皮层区之间的微小差异也反映了独特的转录组差异,比如在表达基因、信使RNA(mRNA,它在核外携带了DNA代码的拷贝并决定了细胞生产的蛋白质)上。

为了更好地理解这种多样性,在这个新的研究里研究人员在一个人的大脑皮质的六个Brodmann区域分析了超过3200个单个的神经元,是之前发表文章的十倍。

研究人员凭借着新开发的工具对单个细胞的核进行了分离和测序,破译了每个核里微量的mRNA,揭示了16种神经元亚型在大脑皮层和Brodmann区域中集群的不同组合。这对揭示为什么这些区域的外观和功能不同有所帮助。

神经元表现出预期的相似之处,也有许多差异。它们的转录谱,揭示了单神经元独特的、可能导致细胞功能差异的特征。

文章第一作者,Chun实验室的Gwendolyn E. Kaeser说:“现在我们可以在大脑的单个神经元中找出大量的分子异质性。”

许多新问题

有趣的是,其中有些基因表达的差异在出生前的早期大脑发育中就已出现。研究人员找到一些神经元的标记表明它们起源于胎儿大脑称为神经节隆起的特定区域,从而产生大脑皮层的抑制性神经元。这些神经元可能跟发育性脑部疾病有特殊的相关性。

在未来的研究中,研究人员希望调查神经元DNA和mRNA在单个神经元、组和人脑之间的不同,以及这些如何被如压力、药物或疾病等因素影响。

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