研究小组试图绘制蠕虫神经系统的基因图谱
如何构建大脑?是什么“规则”控制着神经元的终点，它们如何相互连接，以及它们执行哪些功能?
“你需要的大部分信息来创造这个非凡的复杂网络连接的细胞——大脑——是基因编码的。细胞与发育生物学教授大卫·米勒博士说:“整体结构是遗传程序的读数。”“如果你真的想了解大脑是如何形成的，你需要了解遗传程序。”
米勒和他在范德比尔特大学的团队正在与耶鲁大学和哥伦比亚大学的研究人员合作，确定线虫整个神经系统的遗传程序——基因表达。
他们认为，一个完整的蠕虫基因表达图谱将有助于解决神经科学领域的广泛问题，如基因表达程序如何建立不同的神经元集，以及遗传差异如何在健康和疾病条件下对神经元功能起作用。
“当然,蠕虫都不是人，”米勒说。但他指出，蠕虫体内一半以上的基因在人体内是保守的，而神经元的细胞机制是高度保守的。
“我们必须从一个实验上易于控制的系统开始。蠕虫是。我们不是。”
这个名为CeNGEN(秀丽隐杆线虫神经元基因表达图谱和网络)的项目得到了美国国家神经疾病和中风研究所为期五年、600万美元的资助。米勒的共同研究者是马克·哈马隆德博士、奥利弗·霍伯特博士和内纳德·塞斯坦博士。
秀丽隐杆线虫一直是生物医学研究的宠儿。ob欧宝直播nba发育生物学家描述了从卵子到成体的每一次细胞分裂。他们知道有多少个神经元(302个)，它们在哪里，以及每个神经元是如何连接的——神经系统的“接线图”。他们可以从基因上操纵蠕虫来研究基因功能。
米勒说:“我们有所有这些关于结构和布线的描述性信息，我们还有很多功能信息。”“我们还没有的是基因表达图基因在每个神经元中都被激活，使其独特而不同于其他神经元。”
建立蠕虫神经元基因图谱表达式在美国，CeNGEN项目正在使用Miller团队开发的方法，在流式细胞术共享资源中通过荧光激活细胞分选分离每种类型的数千个神经元。
Miller小组，包括Rebecca McWhirter, Abby Poff和Seth Taylor博士，正在利用许多可用的蠕虫菌株，由其他研究人员通过基因工程来表达某些荧光标记。通过杂交培育各种菌株，哥伦比亚大学的研究人员将能够唯一地标记118种不同种类的蠕虫神经元，以便在米勒实验室中分离。耶鲁大学的同事们正在对每一类神经元的RNA进行测序。的基因表达数据生成后将向科学界公布。
研究人员还使用新的强大的“单细胞”测序方法来获得单个神经元的RNA图谱。这种单细胞方法可以揭示蠕虫包含的神经元类型甚至超过目前的118种。
米勒说:“这将是一个关于蠕虫神经系统的高分辨率信息的丰富资源，可以用来开发可测试的假设。”
“关于我们的大脑，我们仍然有很多基本的问题，其中最大、最复杂的问题之一是:遗传程序是如何进行指令的神经元与一些合作伙伴建立联系，而不是其他人?我认为一个简单的模型是开始问这个问题的最好地方。”
该杂志报道了CeNGEN项目的概述神经元．
更多信息:Marc Hammarlund等人。CeNGEN项目:整个神经系统的完整基因表达图神经元(2018)。DOI: 10.1016 / j.neuron.2018.07.042
