科学家用“RNA条形码”首次绘制出大脑隐秘的神经连接图

本文介绍了一种名为Connectome-seq的突破性脑图谱技术。传统脑连接绘制方法耗时费力：需将脑组织切成超薄片，再用显微镜逐层成像并人工拼接通路；而现有基因测序类工具虽能同时标记多个神经元，却只能显示神经元延伸方向，无法准确识别它具体与哪些神经元在突触处直接相连。为解决这一难题，研究团队（由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校细胞与发育生物学教授Boxuan Zhao领导）设计了一套新方案：给每个神经元赋予唯一的RNA‘条形码’，利用特殊蛋白将该条形码从神经元胞体运送到突触末端；再分离突触结构，通过高通量测序检测哪些条形码成对出现——成对即代表两个神经元存在直接突触连接。形象地说，这相当于把‘神经元怎么连’的问题，转化成了‘哪两个条形码总在一起’的测序问题。团队已用该技术成功绘制小鼠脑中超过1000个神经元组成的桥脑-小脑环路，首次发现若干此前未知的成年脑内细胞类型间直接连接。由于速度快、可扩展性强，该技术有望大幅加速阿尔茨海默病等神经退行性疾病的研究：通过对比健康人与不同病程患者的大脑连接图谱，科学家可能在症状出现前就识别出最早受损的神经环路节点（如某个关键突触连接变弱），进而有针对性地干预，延缓甚至阻止疾病进展。该研究发表于《自然·方法》期刊，获斯坦福大学吴蔡神经科学研究所神经组学计划、埃尔萨·U·帕迪基金会及小爱德华·马林克罗特基金会资助。