科學(xué)家成功繪制出小鼠大腦中數(shù)百萬個細(xì)胞的完整圖譜

　　全長的SMART-seq單細(xì)胞RNA測序能用于測定基因在同源異構(gòu)體分辨率下的表達(dá)，從而就為識別出不同細(xì)胞類型的特定同位素標(biāo)記成為可能，與空間RNA捕獲和基因標(biāo)記方法結(jié)合使用就能使得對不同細(xì)胞類型的空間解析同源異構(gòu)體表達(dá)的推斷成為可能。構(gòu)建復(fù)雜的人類大腦以及大約1000億個單獨的神經(jīng)元圖譜并不是一件容易的事情；作為應(yīng)對這一巨大挑戰(zhàn)的“前奏”，研究人員已經(jīng)從對小鼠大腦的研究來理解大腦中不同的細(xì)胞類型以及其之間的關(guān)聯(lián)，并能通過完善技術(shù)方法來實現(xiàn)這一目標(biāo)。

　　近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上題為“Isoform cell-type specificity in the mouse primary motor cortex”的研究報告中，來自加州理工學(xué)院等機構(gòu)的科學(xué)家們通過研究以一種前所未有的分辨率描述了小鼠大腦中的微小基因組細(xì)節(jié)，以及如何結(jié)合多種類型的基因組學(xué)技術(shù)來實現(xiàn)這一分析。

　　該研究是一項名為“通過推進(jìn)創(chuàng)新性神經(jīng)技術(shù)從而進(jìn)行大腦研究”倡議計劃（BRAIN計劃）的一部分，該計劃由美國NIH提供資助。這篇研究報告中，研究人員重點對小鼠的大腦初級運動皮層進(jìn)行研究，其是控制小鼠機體運動的關(guān)鍵區(qū)域。研究者Booeshaghi等人分析了所收集的來自大腦細(xì)胞的基因組相互數(shù)據(jù)，并通過結(jié)合三種不同的實驗性技術(shù)（每種技術(shù)都有自己的優(yōu)勢和劣勢），研究人員就能詳細(xì)分析小鼠大腦皮層中腦細(xì)胞中的基因表達(dá)情況，這些技術(shù)的組合能以一種超越其各部分之和的方式發(fā)揮了單個技術(shù)的優(yōu)勢。

　　這張信息圖描述了在這項新工作中結(jié)合的三種技術(shù)，以及這種結(jié)合如何產(chǎn)生關(guān)于腦細(xì)胞中基因表達(dá)的

　　多維信息。

　　該研究通過所謂的基因同源異構(gòu)體實現(xiàn)了細(xì)化的水平，為了理解該異構(gòu)體，研究人員就非常有必要理解組成基因的單個RNA轉(zhuǎn)錄物的表達(dá)情況；基因表達(dá)是DNA被轉(zhuǎn)錄成為RNA，以及隨后RNA被分子機器翻譯為蛋白質(zhì)的過程；諸如在人類等高等真核生物中，這種信息流包括一種稱之為“剪接”（splicing）的過程，在這一過程中，RNA會被切碎，一些碎片在轉(zhuǎn)變成為蛋白質(zhì)之前又會被粘在一起，這種切割和粘貼的過程就產(chǎn)生了同一基因的多種口味的“轉(zhuǎn)錄本”：異構(gòu)體，這些異構(gòu)體能被轉(zhuǎn)化為具有不同功能的蛋白質(zhì)。

　　通過分析諸如此類異構(gòu)體，研究人員就發(fā)現(xiàn)，突變體是導(dǎo)致腦細(xì)胞之間功能性差異的一個關(guān)鍵方面，而對異構(gòu)體的分析對于大腦尤其重要，剪接過程在大腦組織中處于高度活躍狀態(tài)，而且很多神經(jīng)性疾病都是因剪接過程的中斷會引發(fā)。綜上，本文研究結(jié)果表明，同源異構(gòu)體或許有助于細(xì)胞細(xì)胞的分類，而且利用多種測量方法來對單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行多平臺的分析或能提供小鼠初級運動皮層轉(zhuǎn)錄的完整圖譜，從而或能改善任何單一技術(shù)所提供的可能性。