哺乳動(dòng)物的大腦包含著各種各樣的神經(jīng)元，但如何鑒定，這是一個(gè)問(wèn)題。近日，Salk生物研究所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)根據(jù)甲基化和調(diào)控特征，區(qū)分小鼠和人類大腦樣本中的神經(jīng)元亞型，并鑒定出人類額葉皮質(zhì)中一組新的神經(jīng)元。這項(xiàng)成果于周五發(fā)表在《Science》雜志上。
研究人員利用單細(xì)胞甲基化組測(cè)序分析小鼠和人類額葉皮質(zhì)樣本中近6200個(gè)神經(jīng)元，并根據(jù)甲基化和調(diào)控元件特征來(lái)聚類已知的神經(jīng)元亞型。此外，他們還指出人類大腦中存在一種新的神經(jīng)元亞型，稱為“第6層興奮性神經(jīng)元”，它們有著*的甲基化標(biāo)記。
這篇論文的通訊作者之一、Salk研究所的計(jì)算神經(jīng)生物學(xué)研究人員Margarita Behrens表示：“我們的研究表明，我們能夠根據(jù)神經(jīng)元的甲基化組來(lái)清晰定義神經(jīng)元類型。這有助于我們了解同一區(qū)域、外表相似的兩種神經(jīng)元為何表現(xiàn)不同。”
在這項(xiàng)研究中，Behrens及其同事采用了一種基于單核亞硫酸氫鹽轉(zhuǎn)化的甲基胞嘧啶測(cè)序方法（snmC-seq），來(lái)分析樣本中5-甲基胞嘧啶和5-羥甲基胞嘧啶模式。他們的研究對(duì)象包括從一只8周齡小鼠大腦中分離出的3,377個(gè)神經(jīng)元，以及從一名已故的25歲男子的額葉皮層區(qū)域分離出的2,784個(gè)神經(jīng)元。
snmC-seq的樣本制備過(guò)程融合了細(xì)胞分選、亞硫酸氫鹽轉(zhuǎn)化，以及Swift Biosciences的Accel-NGS Adaptase接頭模塊。結(jié)果表明，此方法大大提升了每個(gè)測(cè)序運(yùn)行的數(shù)據(jù)產(chǎn)量，同時(shí)降低了整體成本。有意思的是，Swift Biosciences的總裁Timothy Harkins也是本文的作者之一。
“單細(xì)胞RNA測(cè)序主要產(chǎn)生高表達(dá)轉(zhuǎn)錄本的信息，而單神經(jīng)元甲基化組測(cè)序檢測(cè)足夠長(zhǎng)的任何基因或非基因區(qū)域，”作者解釋道。“單細(xì)胞甲基化組學(xué)揭示了絕大部分的基因組中的調(diào)控信息，而這些無(wú)法由RNA測(cè)序直接評(píng)估。”
研究團(tuán)隊(duì)的甲基化聚類分析發(fā)現(xiàn)小鼠細(xì)胞存在16種神經(jīng)元亞型，而人類額葉皮質(zhì)細(xì)胞存在21種神經(jīng)元亞型。它還發(fā)現(xiàn)了某些興奮性或抑制性神經(jīng)元所*的甲基化標(biāo)記，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了這些神經(jīng)元在人類和小鼠大腦樣本中的分布。
通過(guò)這些甲基化標(biāo)記，研究人員也發(fā)現(xiàn)了一種新的神經(jīng)元亞型，稱為“第6層興奮性神經(jīng)元”。不過(guò)，作者也提醒說(shuō)，未來(lái)還需要解剖學(xué)、生理學(xué)和功能實(shí)驗(yàn)來(lái)鑒定此項(xiàng)研究根據(jù)DNA甲基化定義的神經(jīng)群體。
這篇論文的共同*作者、Salk生物研究所的Chongyuan Luo表示：“大腦中存在著幾百種功能和行為不同的腦細(xì)胞，了解這些腦細(xì)胞對(duì)理解大腦如何運(yùn)作很重要。我們的目標(biāo)是創(chuàng)建小鼠和人類大腦的部件清單。”
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