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Cell:根據(jù)神經(jīng)元連接構(gòu)建神經(jīng)元基因表達(dá)譜

2014-05-30 16:12 閱讀:1214 來源:生物通 責(zé)任編輯:潘樂樂
[導(dǎo)讀] 當(dāng)提到大腦時,線路并不是一切。雖然神經(jīng)生物學(xué)家常常隱喻為電子線路,但實際情況是,大腦并遠(yuǎn)非一系列電線和電路那么簡單。神經(jīng)元不同于電線電路,它們可以根據(jù)具體情況而有不同的表現(xiàn)。

    當(dāng)提到大腦時,線路并不是一切。雖然神經(jīng)生物學(xué)家常常隱喻為電子線路,但實際情況是,大腦并遠(yuǎn)非一系列電線和電路那么簡單。神經(jīng)元不同于電線電路,它們可以根據(jù)具體情況而有不同的表現(xiàn)。

    洛克菲勒大學(xué)Jeffrey Friedman分子遺傳學(xué)實驗室的研究人員,設(shè)計了一種方法,根據(jù)神經(jīng)元之間的連接,創(chuàng)建神經(jīng)元基因表達(dá)***。這些***包含著神經(jīng)元內(nèi)活性基因的詳細(xì)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),稱為Retro-TRAP,結(jié)合兩種方法來認(rèn)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(dá)。Friedman稱:“我們希望,Retro-TRAP將被廣泛應(yīng)用,并為復(fù)雜的神經(jīng)回路如何發(fā)揮作用帶來更為精細(xì)的認(rèn)識,最終為神經(jīng)系統(tǒng)疾病和神經(jīng)精神疾病帶來更好的療法。”

    實驗室的研究助理Mats Ekstrand稱:“隨著時間的推移,神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)的改進(jìn),可讓我們更加詳細(xì)地探討神經(jīng)系統(tǒng)如何工作,我們開發(fā)出的方法將繼續(xù)這一趨勢。通過依靠現(xiàn)有的技術(shù),我們現(xiàn)在能夠深入研究,參與特定電路的細(xì)胞類型,以及它們正在做什么。”

    從長遠(yuǎn)來看,這些認(rèn)識可能有助于解釋,為什么一些疾?。ㄈ缗两鹕喜。绊懱厥獾纳窠?jīng)元組,或者將來我們有可能精確靶定機能失調(diào)的神經(jīng)電路,而不是讓整個大腦都接觸藥物。

    研究人員改進(jìn)了一種稱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)開發(fā)。他們利用綠色熒光蛋白(GFP)標(biāo)記核糖體,來識別基因的表達(dá)。

    相關(guān)研究結(jié)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和同事們利用這個系統(tǒng),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。研究人員利用一個小的抗體,將核糖體與熒光蛋白連接起來。然后,利用這些熒光標(biāo)記,研究人員取出核糖體,并測定穿過它們的遺傳信息。用這種方式,他們產(chǎn)生了一系列活性基因。

    Nectow稱,為了測試他們的技術(shù),研究小組將重點放在已被充分研究的大腦部分——伏核,該區(qū)域整合整個大腦的信息,包括參與執(zhí)行功能、記憶、抑郁、獎賞相關(guān)行為、進(jìn)食和其他功能的區(qū)域。

    利用Retro-TRAP,他們對從下丘腦和腹側(cè)中腦延伸到伏核的神經(jīng)元進(jìn)行了分子分析。結(jié)果證實,Retro-TRAP確實發(fā)揮作用。

    Nectow稱:“伏核通過神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺,接收來自腹側(cè)中腦的大量信號,正如預(yù)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(shù)據(jù)也包含了一些新的發(fā)現(xiàn)。例如,他們發(fā)現(xiàn),外側(cè)下丘腦中的一些神經(jīng)元,表達(dá)抑郁癥相關(guān)的p11基因。進(jìn)一步的研究之后,他們發(fā)現(xiàn),這些神經(jīng)元也常常表達(dá)一個稱為食欲素(orexin)的蛋白質(zhì)——睡眠和進(jìn)食的一個調(diào)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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