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新方法提高了对哺乳动物成年大脑中新神经元形成的理解

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-03-31浏览次数:1155

贝勒医学院,德克萨斯心脏研究所和德克萨斯儿童医院的一组研究人员开发了一种强有力的新方法来理解成人大脑中新神经元的形成。这项工作发表在“细胞报告”杂志上,为进一步开发功能失调的大脑回路提供了令人兴奋的新方法。

“哺乳动物的大脑是由不同细胞类型组成的复杂组织。然而,尽管神经科学发展迅速,但大脑中只有有限数量的细胞类型是众所周知且具有良好特征的,”主要作者Benjamin Arenkiel说。贝勒医学院分子与人类遗传学和神经科学副教授,研究员,Jan和Dan Duncan德克萨斯儿童医院神经病学研究所。 “识别所有细胞亚型对于揭示大脑回路如何发挥作用至关重要,并且能够在发生疾病和受伤时洞察大脑活动。”

在这项研究中,Arenkiel及其同事描述了一种创新方法,用于鉴定与成人出生神经元中现有脑回路相关的新细胞靶标和遗传途径。

研究人员现在知道,大脑不仅由四到五种细胞组成,而且还具有一般作用。 Arenkiel解释说,大多数电路由独特的细胞亚型组成,其中许多是目前不典型的。例如,在特定类别的神经元内可能存在数千种功能性亚型。

“因此,了解大脑循环的首要任务是识别所有细胞运动员,”贝勒医学院的麦克奈尔学者阿伦基尔说。 “这将使我们能够通过遗传检测它们来揭示它们的生物学功能,这对于在出现问题时修复这些电路是必要的。”

在大多数成年哺乳动物中,只有大脑的两个区域,海马和嗅球(OB),已被证明可以将新神经元整合到现有的大脑回路中。 Arenkiel是贝勒医学院再生医学教授,Vivian L. Smith博士和德克萨斯心脏研究所心血管细胞更新实验室主任James Martin博士。该团队应用了一种相对较新的技术 - 单细胞RNA测序,以识别OB中的新细胞亚型。

对于单细胞RNA测序,Arenkiel实验室的研究生,本文的主要作者之一Burak Tepe使用酶来解离脑组织以制备单细胞悬液。将混合物在微流体室中分选,其中每个细胞共同包封在微粒(珠子)中,其具有记录每种mRNA转录物的细胞起源的独特条形码。

使用这种分析策略,他们努力为OB中的50,000个细胞生成mRNA转录本库。该信息显示OB包含约30种不同的细胞类型,包括18种不同类型的神经元,以及许多其他非神经元细胞,例如星形胶质细胞,少突胶质细胞,血管和免疫细胞。

此外,该团队还发现了在大脑发育过程中按时间顺序“开启”或“关闭”的基因和/或途径。本研究使用成人出生神经元的单细胞RNA测序分析和生物信息学的综合能力来比较不同神经元谱系随时间的基因表达谱的变化。

这种强大的方法使研究人员能够重建OB中所有神经元谱系的假设发育轨迹(“伪时间线”) - 从迁移神经祖细胞到完全功能的成熟神经元 - 以及特定时间和位置的细节。遗传或遗传网络是“开放的”或“封闭的”。与此一致,研究人员发现特定的神经元亚型在不同的感觉线索中差异化地富集或消耗。

“除了识别关键参与者并提供对成人神经发生在OB中的关键机制的见解之外,我们相信这项研究具有更广泛的影响,因为其他研究人员现在可以使用这种方法来识别和梳理新的神经元回路。在功能的其他部分。成年哺乳动物大脑,“艾伦基尔说。

这项工作的其他贡献者包括Matthew Hill,Brandon Pekarek,Patrick J. Hunt,Thomas Martin和James Martin。作者隶属于以下一个或多个机构:德克萨斯心脏研究所贝勒医学院和德克萨斯儿童医院Jan and Dan Duncan神经病学研究所。

这项工作主要由国立卫生研究院,Klingstein-Simons奖学金,McNair基金会和NRSA资助的F31NS资助。