Neuron丨“化学是你，化学是我” 化学是你化学是我( 二 ) _环路

在实际应用中，光遗传学技术需要借助病毒或转基因技术来实现对特定核团或者细胞类型的操控，因此对于特定的细胞亚型并不是很方便。此外，最近开发的GCaMP6以及其它钙信号感受荧光蛋白和电压敏感的探针则可以使空间分辨率达到细胞甚至亚细胞水平, 正在各个领域的研究中被广泛使用【8, 9】。北大李毓龙老师和加州大学Lin Tian 老师最近开发的基于神经递质受体构象变化而产生荧光的神经递质受体探针，则可以监测受到某种特定刺激之后的细胞活动，为功能性神经环路的mapping提供了另一个角度【10-12】（NBT | 北大李毓龙组开发新型乙酰胆碱荧光探针——专家点评；Cell丨李毓龙组开发新型多巴胺荧光探针——仇子龙点评）。并且利用神经递质来检测神经活动还有一个好处是可以在了解特定的功能之后直接给药.
神经环路的另一个重要方面结构性神经环路，主要是描述脑区之间或者神经细胞之间固有的物理联系。分辨率最高的显微镜是电镜，目前神经细胞之间连结完全搞清楚的线虫就是通过电镜描绘的【13】。然而正是由于电镜分辨率高，数据的采集，重构都需要花费大量的时间和计算方法，因此通量和效率就是一个问题。这一点从利用电镜研究神经环路的权威Jeff Lichtman 发表文章的情况可以略知一二, 不过,Jeff 已经功成名就，期待他们有更多的数据库出来供大家参考。另外一个方法就是利用病毒或各种示踪染料进行顺行和逆行标记，这种方法通量比较高，实验需要的时间也比较短，因此目前使用较多，最近尤其常见于各种神经科学环路mapping 的工作中。在使用改造病毒进行示踪比较有效的实验室包括Salk 研究所的Ed Callaway，Stanford 的骆利群实验室，Janelia 的Alla Karpova 实验室, 使用顺行标记的如USC的Li Zhang，Columbia 的 Thomas Jessell ，Caltech的David Anderson等。因为实验的具体需要，目前逆行标记的使用更为广泛。这方面的研究已经有很多文献可以参考【14】，读者可以自行查阅。病毒注射示踪的短板在于对注射的一致性要求很高。如果需要标记特定的细胞类型，需要使用转基因工程鼠或者多次注射。如果对分辨率的要求再低一些，则可以使用DTI观察核团或脑区之间是否存在神经纤维连接。
2月21日，北京大学饶毅课题组一项发表在Neuron题为Chemoconnectomics: Mapping Chemical Transmission in Drosophila的研究中，研究人员利用另外一种方法对果蝇的神经元进行遗传标记：即标记神经递质转运体或者其合成酶，以及神经调质及其受体。
化学传递是神经系统信号传递的主要方式(当然电传递也非常重要), 因此神经递质/调质的调节机体功能的重要性不言而喻。这里基本上可以说“化学是你，化学是我” 。研究者选取了193个基因进行操控：以荧光蛋白RFP编码序列代替这些基因的几乎全部编码区从而实现基因敲除，同时在置换载体上加上attP位点方便后续的BP-反应以加上其他的操控元件。这样一来就可以有某个递质相关基因的敲除品系和该基因的报告系统(reporter)，进而分别进行基因功能的研究以及对表达该基因的一群细胞功能的研究。

Neuron丨“化学是你，化学是我” 化学是你化学是我( 二 )

猜你喜欢