Cell：根据神经元连接构建神经元基因表达谱

洛克菲勒大学Jeffrey Friedman分子遗传学实验室的研究人员，设计了一种方法，根据神经元之间的连接，创建神经元基因表达快照。相关研究结果发表在2014年5月22日的《Cell》期刊。

　　

生物通报道：当提到大脑时，大脑环路并不代表了一切。虽然神经生物学家常常隐喻为电子线路，但实际情况是，大脑并远非一系列电线和电路那么简单。神经元不同于电线电路，它们可以根据具体情况而有不同的表现。

洛克菲勒大学Jeffrey Friedman分子遗传学实验室的研究人员，设计了一种方法，根据神经元之间的连接，创建神经元基因表达快照。这些快照包含着神经元内活性基因的详细清单，可发送信息到突触（神经元之间的连接）。

他们的新技术，称为Retro-TRAP，结合两种方法来认识大脑：映射所有的神经元连接，描述神经元群体中的基因表达。Friedman称：“我们希望，Retro-TRAP将被广泛应用，并为复杂的神经回路如何发挥作用带来更为精细的认识，最终为神经系统疾病和神经精神疾病带来更好的疗法。”

实验室的研究助理Mats Ekstrand称：“随着时间的推移，神经系统科学的改进，可让我们更加详细地探讨神经系统如何工作，我们开发出的方法将继续这一趋势。通过依靠现有的技术，我们现在能够深入研究，参与特定电路的细胞类型，以及它们正在做什么。”

从长远来看，这些认识可能有助于解释，为什么一些疾病（如帕金森氏病）会影响特殊的神经元组，或者将来我们有可能精确靶定机能失调的神经电路，而不是让整个大脑都接触药物。

研究人员改进了一种称为翻译核糖体亲和纯化（TRAP）的技术，由Nathaniel Heintz、Paul Greengard和其他人在洛克菲勒大学开发。他们利用绿色荧光蛋白（GFP）标记核糖体，来识别基因的表达。

相关研究结果发表在2014年5月22日的《Cell》期刊。在这项研究中，Ekstrand、研究生Alexander Nectow和同事们利用这个系统，分析投射到伏核的神经元。然后，研究人员利用一种腺相关病毒（AAV），选择性地分析投射到伏核的中脑多巴胺神经元。研究人员利用一个小的抗体，将核糖体与荧光蛋白连接起来。然后，利用这些荧光标记，研究人员取出核糖体，并测定穿过它们的遗传信息。用这种方式，他们产生了一系列活性基因。

Nectow称，为了测试他们的技术，研究小组将重点放在已被充分研究的大脑部分——伏核，该区域整合整个大脑的信息，包括参与执行功能、记忆、抑郁、奖赏相关行为、进食和其他功能的区域。

利用Retro-TRAP，他们对从下丘脑和腹侧中脑延伸到伏核的神经元进行了分子分析。结果证实，Retro-TRAP确实发挥作用。

Nectow称：“伏核通过神经递质多巴胺，接收来自腹侧中脑的大量信号，正如预期的那样，我们测定的基因，许多与多巴胺神经元相关。”

他们的数据也包含了一些新的发现。例如，他们发现，外侧下丘脑中的一些神经元，表达抑郁症相关的p11基因。进一步的研究之后，他们发现，这些神经元也常常表达一个称为食欲素（orexin）的蛋白质——睡眠和进食的一个调控因子，表明抑郁症和一些症状之间存在分子关联。

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Molecular Profiling of Neurons Based on Connectivity
Summary: The complexity and cellular heterogeneity of neural circuitry presents a major challenge to understanding the role of discrete neural populations in controlling behavior. While neuroanatomical methods enable high-resolution mapping of neural circuitry, these approaches do not allow systematic molecular profiling of neurons based on their connectivity. Here, we report the development of an approach for molecularly profiling projective neurons. We show that ribosomes can be tagged with a camelid nanobody raised against GFP and that this system can be engineered to selectively capture translating mRNAs from neurons retrogradely labeled with GFP. Using this system, we profiled neurons projecting to the nucleus accumbens. We then used an AAV to selectively profile midbrain dopamine neurons projecting to the nucleus accumbens. By comparing the captured mRNAs from each experiment, we identified a number of markers specific to VTA dopaminergic projection neurons. The current method provides a means for profiling neurons based on their projections.