自從 19 世紀(jì)神經(jīng)解剖學(xué)家圣地亞哥·拉蒙·卡哈爾 (Santiago Ramón y Cajal) 發(fā)現(xiàn)了大腦中美麗而復(fù)雜的神經(jīng)元(他稱之為“靈魂的神秘蝴蝶”)以來，神經(jīng)科學(xué)家一直在試圖描述數(shù)百或數(shù)千種腦細胞的特征，并揭示它們的工作原理一起。這是一個崇高的目標(biāo)，但它將極大地幫助神經(jīng)科學(xué)家最終了解大腦回路的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及其功能。
在過去的十年中，該領(lǐng)域受到了新的單細胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)的歡迎，該技術(shù)通過測量基因表達模式的差異來識別神經(jīng)元和其他腦細胞。一系列被稱為空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的技術(shù)在這方面又邁出了關(guān)鍵的一步——不僅告訴研究人員細胞的身份和功能，還告訴他們它如何融入大腦的復(fù)雜線路。
但空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)有一個棘手的問題。許多不同類型的細胞通常是大腦中的近鄰，相互混合并快速共享信息。這意味著當(dāng)前的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法沒有足夠好的分辨率來防止混淆附近細胞的基因并錯誤地識別細胞類型。
現(xiàn)在，在 6 月 22 日發(fā)表在《自然方法》雜志上的一篇論文中，斯坦福大學(xué)吳蔡神經(jīng)科學(xué)研究所的研究人員證明，使用一種巧妙的技巧，空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的分辨率有了顯著提高。通過擴大腦組織使其大小增長 2.5 倍，生物工程助理教授 Bo Wang 及其同事成功解析了小鼠大腦海馬體和嗅球中的神經(jīng)元類型，其細節(jié)比標(biāo)準(zhǔn)方法允許的要精細得多。
王是神經(jīng)組學(xué)計劃的成員，該計劃旨在構(gòu)建新的工具來提高我們在基因和蛋白質(zhì)分子水平上對大腦的了解，并最終縮小我們對大腦的理解之間的差距。微觀分子到大規(guī)模的大腦回路和網(wǎng)絡(luò)。這項新技術(shù)被稱為擴展空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)(簡稱 Ex-ST)，是推動神經(jīng)組學(xué)計劃在這一任務(wù)中向前發(fā)展的新工具的一個典型例子。
擴展視圖
空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)依賴于從組織切片中捕獲稱為 mRNA 的遺傳指令。這些 mRNA 指令指導(dǎo)我們的細胞制造蛋白質(zhì)機器，捕獲它們可以讓研究人員對更大的組織樣本中的每個細胞進行分類。問題在于標(biāo)準(zhǔn)捕獲陣列的密度不足以捕獲微小單個細胞中的 mRNA。相反，陣列上的每個“點”都會捕獲來自重疊細胞類型的 mRNA，從而難以識別單個細胞。
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