新类型的脑细胞被发现
在显微镜下，很难区分任何两个神经元之间的区别，神经元是大脑中存储和处理信息的细胞。因此，科学家们转向分子方法，试图识别具有不同功能的神经元组。
现在，索尔克研究所和加州大学圣地亚哥分校的科学家们第一次对DNA分子的化学修饰进行了分析单个神经元，提供了迄今为止最详细的信息，说明是什么造就了一个人大脑细胞与它的邻居不同。这是开始确定存在多少种神经元的关键一步，神经科学家一直未能解决这一问题，但可能会使人们对大脑发育和功能障碍有更好的理解。每个细胞的甲基组——由连接dna的甲基组成的化学标记的模式——提供了一个独特的读数，帮助索尔克团队将神经元分类为亚型。这项研究发表在杂志上科学2017年8月10日。
“我们认为这是非常惊人的，我们可以把大脑分解成个体细胞索尔克基因组分析实验室的教授兼主任、霍华德·休斯医学研究所的研究员约瑟夫·埃克说:“通过对它们的甲基组进行测序，并识别出许多新的细胞类型以及它们的基因调节元件，即使这些神经元彼此不同的基因开关。”
在过去，为了确定是什么将不同类型的神经元彼此区分开来，研究人员研究了个体内部的RNA分子水平大脑细胞．但是当细胞暴露在新的环境中，甚至在一天中，RNA的水平会迅速变化。因此，索尔克团队转而研究细胞的甲基组，这种甲基组在整个成年期通常都很稳定。
“我们的研究表明，我们可以根据它们的甲基组来清楚地定义神经元类型，”Salk公司的高级科学家、新论文的共同高级作者玛加丽塔·贝伦斯(Margarita Behrens)说。“这为理解是什么使位于同一大脑区域的两个神经元(在其他方面看起来相似)表现不同提供了可能。”
该团队开始在鼠标和人类的大脑通过关注额叶皮质大脑中负责复杂思维、个性、社会行为和决策等的区域。他们从老鼠的额叶皮层中分离出3377个神经元，从25岁的死者的额叶皮层中分离出2784个神经元。
然后，研究人员使用他们最近开发的一种名为snmC-seq的新方法对每个细胞的甲基组进行排序。与人体其他细胞不同的是，神经元有两种甲基化，因此该方法将这两种类型都映射了出来——称为CG甲基化(包含核胞嘧啶和鸟嘌呤的DNA序列)和非CG甲基化。
他们发现，基于甲基化模式，来自老鼠额叶皮层的神经元聚集成16个亚型，而来自人类额叶皮层的神经元则更加多样化，形成了21个亚型。抑制性神经元——那些为大脑中的信息提供停止信号的神经元——在小鼠和人类之间显示出比兴奋性神经元更保守的甲基化模式。这项研究还发现了以前从未被定义过的独特的人类神经元亚型。这些结果为更深入地了解人类大脑与其他动物大脑的区别打开了大门。
“这项研究打开了一扇了解脑细胞多样性的新窗口，”加州大学圣地亚哥分校认知科学系的Eran Mukamel说，他是这项研究的资深合著者。
下一步，研究人员计划扩大他们的甲基组研究，以观察大脑的更多部分，更多的大脑。
“有数百种，如果不是数千种，有不同功能和行为的脑细胞类型，了解所有这些类型是什么对理解大脑如何工作很重要，”索尔克研究助理、新论文的共同第一作者罗崇元说，他和加州大学圣地亚哥分校的研究生克里斯托弗·基翁(Christopher Keown)一起。“我们的目标是创建一个老鼠和人类大脑的部件列表。”
埃克说，一旦“零件列表”完成，他们还想开始研究甲基组是否神经元患有脑部疾病的人与健康人的大脑是不同的。他说:“如果只有百分之一的细胞有缺陷，我们应该可以用这种方法发现它。”“直到现在，我们还没有机会在这么小比例的细胞中检测到什么东西。”
