DNA测序或可绘制大脑线路图 有助阐明脑部疾病

这一项目是由安东尼·扎多尔(Anthony Zador)和其他纽约州冷泉港实验室的科学家一起提出的。项目可以提供更便宜、更快捷的方法构建脑中神经元-神经元交流的图谱，并能帮助阐明很多疾病(包括自闭症和精神分裂症)的机理。

西雅图阿伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)主任埃米·伯纳德(Amy Bernard)表示，该项研究可以在发展迅速的领域“连接组学(connectome)”中添加令人兴奋的新知识。连接组学研究的是如何在脑中找到神经连接。“对理解任何疾病和功能的基础来说，根本问题是理解你的零件目录表：所有的细胞是什么样的，它们是如何组合到一起的，”伯纳德说。

很多脑部疾病的症状(尤其是那些我们知之甚少的疾病，例如自闭症和精神分裂症)可能是由脑部的异常连接引起的。“很多人认为，这些疾病也许会影响脑部的接线图。如果理解了正常版本，将会帮助我们理解什么时候，以及什么样的连接是错误的，”伯纳德说。

大部分连接组学的项目都在神经元跟踪染料和显微镜的帮助下依赖视觉观察了解脑部的结构。这些方法可以让科学家们看见主要的神经通路如何从脑部的一个区域连接到另一个区域，但却不能让他们细致地观察突触(突触是两个神经元交叉的地方，这里信息会发生交换)。

更精细的显微镜确实能为突触提供高准确度的图像，不过整个过程既费时又昂贵。鉴于小鼠的脑子里估计有数十亿个突触，更快速、高通量的方法可以加快我们对哺乳动物脑部神经元之间对话方式的理解。

10月底，扎多尔的研究团队在《公共图书馆·生物学》(PLOS Biology)上描述了一种方法：小片DNA作为病毒的一部分，从一个神经元被传递到下一个神经元。每个神经元都被一个独特的DNA条码标记。DNA条码是指一小段拥有特异序列的DNA字母或碱基，在每个神经元中都是独特的。研究团队仅仅使用了20个字母，就给一万亿个神经元标上了特异的标签，这一数字远大于小鼠脑中的神经元数量。

“我们改造了病毒，使之让条码通过突触移动。这样，每个神经元就成了带有很多条码的袋子，即带有自己条码的拷贝，也带有其他可以与之连接神经元的条码拷贝，”扎多尔说。

当病毒已经把条码从一个神经元带入另一个以后，另一种现代生物学的把戏也会用来绘制连接图谱。研究团队会收割脑中的DNA，并为混合在一起的条码测序。计算机随后会整理出哪个神经元和其他神经元交换了条码。

“这个策略的确很好，尤其是现在测序价格在下降，”伯纳德说，“虽说不能给你其他一些连接组项目关注的完整的脑部信息，完整的结构信息，”但它仍能提供脑部连接的近距离观察。

扎多尔希望他的研究团队从连接组中获得的数据可以为科学家提供脑部连接的数据，以此帮助他们调整关于脑部如何工作的假说。

“现在，我们对脑部环路的只是仍然极其初步，所以[这些假说]很大程度上不受限制，”扎多尔说。当研究人员开始了解脑部如何工作的时候，他们没有办法简便地验证脑部的连接是否和他们的假说相符。“我的主要希望之一是，我们可以[改进]我们对于脑部环路的理解，这我们就能在理解脑部计算方式的领域获得更快的进步。”一种快速而便宜的方法可以识别神经元和神经元之间的连接，将有助解决包括自闭症和精神分裂症在内的疾病。

神经科学家计划使用一种病毒在神经元之间传递DNA。结合了DNA测序技术后，就能理解小鼠的脑部的细胞和细胞是如何连接的。一种快速而便宜的方法可以识别神经元和神经元之间的连接，将有助解决包括自闭症和精神分裂症在内的疾病。神经科学家计划使用一种病毒在神经元之间传递DNA。结合了DNA测序技术后，就能理解小鼠的脑部的细胞和细胞是如何连接的。