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腾讯登录【Cell】冷泉港实验室：DNA“条形码”测序可精准绘制大脑不同区域的远程连接
| 导读 | 在过去的十多年中，DNA和RNA测序技术迅猛发展，已经被运用到各种新的领域中。近日，发表在《Cell》上的一项研究中，冷泉港实验室的研究人员利用DNA“条形码”测序真正标记出了每只动物大量的神经元和大脑区域。 |
神经科学的一个核心问题是理解活动如何从神经回路产生，这些回路如何从基因产生，以及它们如何驱动动物行为。解决这一问题的一个强有力的方法就是整合来自多种实验模式的信息。在过去的十多年中，高通量方法已经使得基因表达和功能性神经活动能够在个体受试者的全脑范围内进行评估。
近日，冷泉港实验室（CSHL）开发了一种新的方法，利用DNA测序有效地绘制出大脑不同区域之间的远程连接。与传统的基于显微镜的方法相比，这种方法大大降低了绘制全脑连接图谱的成本。
神经科学家需要解剖图来了解信息是如何从大脑的一个区域传到另一个区域的。冷泉港实验室安东尼·扎多尔（Anthony Zador）教授的博士后研究生黄文龙（Longwen Huang）表示，“绘制大脑的不同部分之间的细胞连接，也称连接体，能够帮助揭示神经系统如何处理信息，以及线路故障是如何导致精神疾病和其他疾病的。”创建这些图谱是昂贵且耗时的,需要研究团队付出巨大的努力。
包括前研究生贾斯特斯·克布舒尔（Justus Kebschull）在内的研究小组在《细胞》杂志上报告说，BRICseq可以精确地绘制出小鼠大脑区域间的连接性。他们说，这种方法将被广泛采用，并且应该适用于其他生物。
研究人员通常使用荧光标记来追踪神经元的路径，这种标记可以突出单个细胞是如何在错综复杂的神经网络中分支，从而找到并连接它们的目标的。但是，适合这项工作的荧光标签的调色板是有限的。
研究人员可以将不同颜色的染料注入大脑的两到三个区域，然后追踪这些区域的连接。它们可以重复这个过程，针对新的区域，以可视化额外的连接。为了生成一个全脑的地图，这必须做几百次，每次都使用新的研究动物。
黄表示，“在扎多尔实验室开发的名为全脑动物个体连接组测序（BRICseq）的方法采用了一种不同的方法。我们不再用颜色来标记大脑区域及其投射，而是用核苷酸序列来标记它们。”
图解摘要
黄解释说，将DNA密码的四个字母组合成简短的“条形码”，实际上产生了无限多的标签，可以区分不同的细胞。标记后，研究人员使用DNA测序分析脑组织的小片段，解释每个重复出现的条形码作为细胞连接的信号。
用BRICseq绘制全脑皮质投射
黄表示，“与我们在科学研究中使用的颜色相比，条形码具有多样性。所以现在我们可以真正标记出每只动物大量的神经元和大脑区域，这使得我们可以使用这些条形码从多个大脑区域绘制投影。”
参考：
【1】https://medicalxpress.com/news/2020-07-brain-dna-barcodes.html
【2】<https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(20)30624-3.pdf?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867420306243%3Fshowall%3Dtrue>
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