您所在的位置:首頁(yè) > 神經(jīng)內科醫學(xué)進(jìn)展 > Cell:根據神經(jīng)元連接構建神經(jīng)元基因表達譜
當提到大腦時(shí),線(xiàn)路并不是一切。雖然神經(jīng)生物學(xué)家常常隱喻為電子線(xiàn)路,但實(shí)際情況是,大腦并遠非一系列電線(xiàn)和電路那么簡(jiǎn)單。神經(jīng)元不同于電線(xiàn)電路,它們可以根據具體情況而有不同的表現。
洛克菲勒大學(xué)Jeffrey Friedman分子遺傳學(xué)實(shí)驗室的研究人員,設計了一種方法,根據神經(jīng)元之間的連接,創(chuàng )建神經(jīng)元基因表達***。這些***包含著(zhù)神經(jīng)元內活性基因的詳細清單,可發(fā)送信息到突觸(神經(jīng)元之間的連接)。
他們的新技術(shù),稱(chēng)為Retro-TRAP,結合兩種方法來(lái)認識大腦:映射所有的神經(jīng)元連接,描述神經(jīng)元群體中的基因表達。Friedman稱(chēng):“我們希望,Retro-TRAP將被廣泛應用,并為復雜的神經(jīng)回路如何發(fā)揮作用帶來(lái)更為精細的認識,最終為神經(jīng)系統疾病和神經(jīng)精神疾病帶來(lái)更好的療法。”
實(shí)驗室的研究助理Mats Ekstrand稱(chēng):“隨著(zhù)時(shí)間的推移,神經(jīng)系統科學(xué)的改進(jìn),可讓我們更加詳細地探討神經(jīng)系統如何工作,我們開(kāi)發(fā)出的方法將繼續這一趨勢。通過(guò)依靠現有的技術(shù),我們現在能夠深入研究,參與特定電路的細胞類(lèi)型,以及它們正在做什么。”
從長(cháng)遠來(lái)看,這些認識可能有助于解釋?zhuān)瑸槭裁匆恍┘膊。ㄈ缗两鹕喜。?huì )影響特殊的神經(jīng)元組,或者將來(lái)我們有可能精確靶定機能失調的神經(jīng)電路,而不是讓整個(gè)大腦都接觸藥物。
研究人員改進(jìn)了一種稱(chēng)為翻譯核糖體親和純化(TRAP)的技術(shù),由Nathaniel Heintz、Paul Greengard和其他人在洛克菲勒大學(xué)開(kāi)發(fā)。他們利用綠色熒光蛋白(GFP)標記核糖體,來(lái)識別基因的表達。
相關(guān)研究結果發(fā)表在2014年5月22日的《Cell》期刊。在這項研究中,Ekstrand、研究生Alexander Nectow和同事們利用這個(gè)系統,分析投射到伏核的神經(jīng)元。然后,研究人員利用一種腺相關(guān)病毒(AAV),選擇性地分析投射到伏核的中腦多巴胺神經(jīng)元。研究人員利用一個(gè)小的抗體,將核糖體與熒光蛋白連接起來(lái)。然后,利用這些熒光標記,研究人員取出核糖體,并測定穿過(guò)它們的遺傳信息。用這種方式,他們產(chǎn)生了一系列活性基因。
Nectow稱(chēng),為了測試他們的技術(shù),研究小組將重點(diǎn)放在已被充分研究的大腦部分——伏核,該區域整合整個(gè)大腦的信息,包括參與執行功能、記憶、抑郁、獎賞相關(guān)行為、進(jìn)食和其他功能的區域。
利用Retro-TRAP,他們對從下丘腦和腹側中腦延伸到伏核的神經(jīng)元進(jìn)行了分子分析。結果證實(shí),Retro-TRAP確實(shí)發(fā)揮作用。
Nectow稱(chēng):“伏核通過(guò)神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺,接收來(lái)自腹側中腦的大量信號,正如預期的那樣,我們測定的基因,許多與多巴胺神經(jīng)元相關(guān)。”
他們的數據也包含了一些新的發(fā)現。例如,他們發(fā)現,外側下丘腦中的一些神經(jīng)元,表達抑郁癥相關(guān)的p11基因。進(jìn)一步的研究之后,他們發(fā)現,這些神經(jīng)元也常常表達一個(gè)稱(chēng)為食欲素(orexin)的蛋白質(zhì)——睡眠和進(jìn)食的一個(gè)調控因子,表明抑郁癥和一些癥狀之間存在分子關(guān)聯(lián)。
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