北大教授最新研究成果 提出脑科学研究新概念

文章正文
发布时间:2019-02-27 16:12

[摘要]北大饶毅实验室提出了一个全新的概念即“化学连接组”,其是以神经传递信息的化学分子来定义的连接组。

果蝇多巴胺神经元分布

腾讯科技讯 2019年2月21日,重要国际学术期刊Neuron(《神经元》)发表北京脑科学与类脑研究中心(CIBR)联合主任、北京大学教授饶毅实验室的论文:“化学连接组学:构建果蝇化学传递图谱”。其摘要中明确提出“化学连接组是一个新概念,化学连接组学是一个新途径,应用于果蝇的相关工具是强有力的资源”。

脑对人类的重要性众所周知,人类长期以来希望揭开脑的奥秘,并改善人类健康。脑的功能依赖神经连接,一个动物全部的神经连接称为连接组,研究连接组的科学为连接组学。此前,已经有三类连接组:微观连接组,主要以电子显微镜重构神经环路;介观连接组,主要通过遗传学或病毒注射构建神经环路;宏观连接组,主要以功能核磁共振为基础显示人脑大尺度的连接。这些方法分别有优点和缺点。

化学传递是神经连接中信息传递的主要方式,而化学传递的基础是种类繁多的神经递质及其受体这样的化学分子。饶毅实验室提出了一个全新的概念即“化学连接组”,其是以神经传递信息的化学分子来定义的连接组。饶毅研究中进一步提出“化学连接组学”这一系统研究化学连接组的新途径,并在果蝇中构建了相应的遗传资源以便在果蝇中实现化学连接组学的研究。

“化学连接组”(CCT)具备所有现有连接组学所没有的优点。CCT可以系统地研究神经信息传递,因为它涵盖了全部已知的神经递质、神经调质、神经肽及其受体;CCT在介观尺度全面系统地解析神经连接,其他介观和微观连接组学方法可以应用、扩展和围绕它进一步深化。CCT抓住了神经传导信号的关键:神经递质及其受体,可以通过递质表达的神经细胞、和受体表达的神经细胞来推断神经环路;CCT不仅可以研究基因的功能,也能研究细胞的功能;CCT通过运用遗传操纵的分子逻辑门,不仅可以检测两个基因的关系,而且可以研究两个细胞的连接和关系;理论上,CCT可以研究多个基因和多个细胞的功能关系,包括直接和间接关系。

饶毅实验室选取了果蝇中193个CCT相关的基因,倾力工作,设计为每个基因制造缺失突变,并敲入外源DNA片段以标记每个基因。为此,他们已经制备了数百多株果蝇品系,以分别研究基因的表达和功能,建立了第一个CCT资源库。然后饶毅实验室对果蝇化学连接组进行了初步分析,并以果蝇睡眠为研究问题,使用该资源库的缺失突变株进行了初步筛选,发现了至少41个CCT基因调节睡眠。进一步研究发现鱆胺β2受体不仅在神经细胞调节睡眠,也在胶质细胞调节睡眠。

邓博文等的论文被同行评审专家赞赏。国际专家称道:“作者有远见,并能够有计划完成这一庞大任务”。专家对这项工作的评议是这项工作不仅有创造性,而且是“杰作”,“将对整个果蝇领域有巨大的影响,而且影响将远超出果蝇研究,因为这是所有动物模型中第一次如此系统规模地分析。它不仅揭示脑组织方式的普遍原则,也将在机理上解析特定环路的功能”。

文章评论
—— 标签 ——
首页
评论
分享
Top