Neuron:RNA条码技术将脑地图连接精细到每个神经元

科学家推出了一项名叫MAP-seq的新技术,使用RNA条码可以迅速而低成本地描绘出大脑内神经元的连接机制。


该成果发表在著名学术期刊Cell 下的Neuron:


题目:High-Throughput Mapping of Single-Neuron Projections by Sequencing of Barcoded RNA


作者:Justus M. Kebschull,Pedro Garcia da SilvaAshlan ,P. ReidIan ,D. Peikon, Dinu F. Albeanu, Anthony M. Zador


亮点


  • 单个神经元投影可以提供深入内部区域信息的流动的洞见

  • 利用DNA测序的速度,可以实现高通量单个神经元追踪

  • 使用MAP-seq,可以在一周内描绘上千个单一神经元投影

  •  单个蓝斑核区神经元拥有独特的投影模型


摘要


神经元通过长距轴突投影向远处的大脑区域传递信息。在小鼠的大脑中,区域对区域(area-to-area )的连接只有使用批量标签技术才能系统性地绘制,这会模糊内部单个神经元投影的多样性投影。本文中,我们推出了一个MAP-seq(Multiplexed Analysis of Projections by Sequencing)技术,可以用随机RNA序列来标注大型神经元集。


昨天,神经科学期刊Neuron上发表了一项新的研究,来自美国冷泉港实验室(Cold Spring Harbor Laboratory)的科学家使用基因材料(RNA)条码技术将脑地图连接精细到每一个神经元。这项技术叫MAP-seq,被认为是绘制大脑内部神经元互联机制研究上的一个巨大飞跃,可以帮助研究者在精神疾病,比如孤独症和精神分裂症上取得突破。


研究者之一的Anthony Zador说:“我们奠定了一项新技术的基础,将来可能会在大量领域得到应用”。研究在小鼠大脑蓝斑核区对1000个不规则互联的神经元进行绘制,并获得成功。


当下描绘神经元连接的方法,被称为大脑的连接体(Connectome),通常依赖于荧光蛋白和显微镜来观察细胞,但是这种方法是非常消耗人力的,并且在追踪多个神经元的连接上,也遇到了很大的难度。


MAP-seq的工作原理是,首先建立一个病毒 (viruses)库,包含了随机的RNA序列。这种病毒混合物随后被注射到大脑中,几乎每一个病毒都会进到的一个注射区域,赋予每一个细胞独一无二的RNA条码。随后,大脑会被按顺序进行切割和处理。一个DNA测序仪会读取RNA上的条码,然后,研究者会创建一个互联的矩阵,以展示单个神经元如何与大脑中的其他区域连接。


Zador的合作者Justus Kebschull说,这些技术已经在逐步优化,“我们现在能一次性描绘出10万个细胞,只需要一周的时间,在一个实验中就能完成”,他说,“在以前,如果要做到这个数量,你需要做大量的工作”。


“我认为,这是一个很棒的方法,并且有许多成长的空间”,冷泉港实验室的分子生物学家Je Hyuk Lee说。他并没有参加这一项目。


Zador 说,现在,只有他的实验室团队在用条码绘制大脑,但是他希望其他人也开始使用MAP-seq来绘制电脑内部循环。“因为测序的价格会一直往下降,所以我们可以又快又低成本地作这件事”,他说。用不了多久,我们就会拥有一个完整的大脑地图。


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