飞行映射细胞到细胞连接的接线

CALTECH的生物学家开发了一种新系统，用于在蝇大脑中可视化各个细胞之间的连接。该发现最终可能导致飞行和其他动物大脑的“接线图”，这将有助于研究人员了解神经元的连接方式。

“要了解大脑如何工作，我们需要知道神经元如何相互连接，”CALTECH和新研究首席调查员的生物学和生物工程研究教授Carlos Lois说，在11月期间出现杂志发展。“这类似于了解计算机如何通过查看晶体管如何连接。”

动物由不同类型的专用细胞组成。为了使动物功能起作用，电池必须能够彼此通信。例如，神经元直接与之沟通肌细胞让动物可以移动。在癌症等疾病中，这一沟通过程可以求震：当肿瘤转移时，它们不再“听”到相邻的细胞，告诉他们不生长。相反，这是癌细胞无法控制地生长并迁移到身体的其他部位。

在新的研究中，Lois和同事创造了一种用于可视化果蝇果蝇Melanogaster的通信细胞的合成系统。虽然这个初步研究专注于大脑，但系统可以应用于任何其他器官中的细胞的成像网络。

该技术取决于两组细胞：发射器，即提供信号的发射器和接收器，其是注册信号的接收器。发射器焕发红色，而它们与（接收器）接触的任何细胞焕发绿色。研究人员通过显微镜拍摄红色和绿色细胞的照片，结果模式揭示了大脑中的细胞彼此“谈话”。

“这就像六个分离游戏，你可以在六步或更少的六个步骤中找到任何人和名人之间的联系。但我们一次从一个学位开始，”Lois说。“首先，我们看一类发射极细胞，并弄清楚它连接的细胞。然后我们转到那些连接到初始发射器单元的细胞，然后找出它们连接的细胞。”

该系统通过细胞的遗传操纵来工作。研究人员在飞脑中遗传改变指定的发射极细胞 - 各种神经元或胶质细胞在这种情况下 - 表达两个独立的蛋白质。首先，使发射体细胞表达红色荧光蛋白，其允许研究人员识别细胞的位置。接下来，发射体细胞表达称为配体的分子，其可以激活接收器细胞上的受体。蝇脑中的所有细胞都有可能成为接收器细胞：它们被设计成表达绿色荧光蛋白，但仅在发射器细胞激活时。换句话说，红色，韧带产生的细胞使得它们与变绿绿色接触的任何细胞。

在其他应用中，系统可用于追踪通过动物的身体迁移的癌细胞的路径。“你可以看出癌症细胞如何从其起源的部位留下肿瘤以及如何进入特定器官，”Lois说。

另外，可以以这种方式遗传地操纵细胞来揭示不仅仅是电池之间的连接，还可以揭示它们的功能。例如，通过在动物大脑中重新加热神经元，研究人员可以利用新系统研究这些神经元的作用。

“我们可以了解计算机如何通过改变晶体管连接在电路中的方式，并观察计算机的输出变化的方式，”Lois说。“随着我们设计的系统，我们可以修改如何细胞在动物中彼此相互作用，基本上重新缠绕它们，并检查行为如何变化。“

Lois和他的同事最终想使用新工具在神经元到神经元的基础上创建飞行和鼠标大脑的接线图。该目标可能已经多年了，但是将线索提供给人类大脑复杂的工作和癌症，例如癌症的疾病，当细胞沟通崩溃时会产生的。

---

---