Новый метод, разработанный в лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL), использует секвенирование ДНК для эффективного картирования дальнодействующих связей между различными областями мозга. Такой подход значительно снижает стоимость картирования связей в мозгу по сравнению с традиционными методами, основанными на микроскопии.
Нейробиологам нужны анатомические карты, чтобы понять, как информация перетекает из одной области мозга в другую. "Диаграмма клеточных связей между различными частями мозга – коннектом – может помочь выявить, как нервная система обрабатывает информацию, а также как неисправная проводка способствует психическим заболеваниям и другим расстройствам," говорит Лонгвен Хуанг, научный сотрудник лаборатории профессора Энтони Задора CSHL. Создание этих карт было дорогостоящим и трудоемким, требовало огромных усилий, которые недоступны для большинства исследовательских групп.
Исследователи обычно следят за путями нейронов, используя флуоресцентные метки, которые могут показать, как отдельные клетки разветвляются через запутанную нейронную сеть, чтобы найти свои цели и соединиться с ними. Но палитра флуоресцентных этикеток, подходящих для этой работы, ограничена. Исследователи могут вводить красители разного цвета в две или три части мозга, а затем отслеживать связи, исходящие из этих областей. Они могут повторить этот процесс, ориентируясь на новые регионы, чтобы визуализировать дополнительные связи. Чтобы создать карту всего мозга, это нужно делать сотни раз, каждый раз используя новых животных.
В методе, разработанном в лаборатории Задора, который называется секвенирование коннектомов отдельных животных на уровне мозга (BRICseq), используется другой подход. "Мы больше не маркируем участки мозга и их проекции с помощью цветов. Мы маркируем их с помощью нуклеотидных последовательностей," Хуанг говорит. Объединение четырех букв кода ДНК в короткие "штрих-коды" генерирует практически бесконечное количество меток, которые могут отличить одну ячейку от другой, объясняет он. После маркировки исследователи используют секвенирование ДНК для анализа крошечных сегментов ткани мозга, интерпретируя каждый повторяющийся штрих-код как сигнал о клеточной связи.
"Разнообразие штрих-кодов действительно велико по сравнению с количеством цветов, которые мы можем использовать в научных исследованиях. Итак, теперь мы действительно можем маркировать огромное количество нейронов и областей мозга на животное, что позволяет нам отображать проекции из нескольких областей мозга, используя эти штрих-коды," Хуанг говорит.
Исследовательская группа, в которую входит бывший аспирант Джастус Кебшулл, который работал с Хуангом над разработкой метода, сообщает в журнале Cell, что BRICseq точно отображает межрегиональные связи в мозгу мышей. Они говорят, что этот подход будет широко доступен и должен быть адаптирован к другим организмам.