211service.com
DNS sekvencēšana varētu kartēt smadzeņu vadus
Neirozinātnieki plāno izmantot vīrusu, kas pārnēsā DNS no neirona uz neironu, apvienojumā ar DNS sekvencēšanas tehnoloģiju, lai saprastu, kā peles smadzenes ir savienotas pa šūnai.
Projektu ierosināja Entonijs Zadors un citi plkst Cold Spring Harbor laboratorija Tomēr Ņujorkā piedāvā lētāku un ātrāku veidu, kā kartēt neironu-neironu sarunas, kas notiek smadzenēs, un varētu izgaismot traucējumus, tostarp autismu vai šizofrēniju.
Šie centieni būtu aizraujošs papildinājums plaukstošajam savienojuma projektu laukam — pētījumiem, lai kartētu neironu savienojumus smadzenēs — saka Eimija Bernāra, Strukturētās zinātnes direktore. Allena smadzeņu zinātnes institūts Sietlā. Lai izprastu jebkādu slimības vai funkcijas pamatu, vispirms ir jāsaprot savu daļu saraksts: kas ir visas šūnas un kā tās sader kopā, saka Bernards.
Daudzu smadzeņu darbības traucējumu un slimību simptomi, īpaši slikti saprotami stāvokļi, piemēram, autisms vai šizofrēnija, var rasties no neparastiem savienojumiem smadzenēs. Lielā mērā tiek uzskatīts, ka šīs slimības var ietekmēt smadzeņu elektroinstalācijas shēmu. Izpratne par parasto versiju palīdzēs mums saprast, kad tā nav pareizi pievienota un kas varētu būt nepareizi, saka Bernards.
Lielākā daļa savienojumu projektu balstās uz smadzeņu struktūras vizuālu pārbaudi, izmantojot neironu izsekošanas krāsvielas un mikroskopus. Šīs metodes ļauj zinātniekiem redzēt, kā galvenie neironu ceļi savieno vienu smadzeņu zonu ar citu, taču tās neļauj tuvplānā apskatīt sinapses (divu neironu krustpunktu, kur notiek informācijas apmaiņa). Intensīvākas mikroskopijas metodes ļauj iegūt augstas precizitātes sinapses, taču process ir laikietilpīgs un dārgs. Ņemot vērā aplēstos miljardus sinapses peles smadzenēs, ātrāka, augstas caurlaidības metode varētu paātrināt mūsu izpratni par to, kā neironi sarunājas viens ar otru zīdītāju smadzenēs.
In PLOS bioloģija šonedēļ komanda apraksta metode, kurā nelieli DNS fragmenti tiek nodoti no viena neirona uz nākamo kā vīrusa daļu. Katrs neirons ir marķēts ar unikālu DNS svītrkodu — nedaudziem DNS burtiem vai bāzēm noteiktā secībā, kas būs unikāla katram neironam. Izmantojot tikai 20 burtus, komanda var unikāli apzīmēt triljonu neironu — daudz vairāk, nekā pastāv peles smadzenēs.
Mēs izstrādājam vīrusu, lai pārvietotu svītrkodus pa sinapsēm, tāpēc tagad katrs neirons kļūst par svītrkodu maisiņu, kurā ir sava svītrkoda kopijas un visu neironu kopijas, kas ar to runā, saka Zadors.
Kad vīruss ir pārnesis svītrkodus no viena neirona uz otru, savienojumu kartēšanai tiks izmantots cits mūsdienu bioloģijas triks. Komanda iegūs DNS no smadzenēm un secinās kombinētos svītrkodus. Pēc tam datori noskaidros, kuri neironi savā starpā apmainījās ar svītrkodiem.
Šī stratēģija ir patiešām jauka, jo īpaši tāpēc, ka sekvencēšanas izmaksas samazinās, saka Bernards. Tas nesniegs jums informāciju par visu smadzenēm, visu struktūru, uz ko koncentrējas daži citi savienojuma projekti, bet gan sniegs tuvāku priekšstatu par smadzeņu savienojumiem.
Zadors cer, ka dati no viņa komandas savienojuma palīdzēs zinātniekiem pielāgot savu hipotēzi par smadzeņu darbību, nodrošinot viņiem datus par to, kā tās ir savienotas.
Šobrīd mūsu zināšanas par shēmām ir tik elementāras, ka [hipotēzes] lielākoties nav ierobežotas, saka Zadors. Kad pētniekiem ir priekšstats par smadzeņu darbību, viņi nevar viegli pārbaudīt, vai smadzeņu elektroinstalācija ir saderīga ar viņu hipotēzi. Viena no manām lielākajām cerībām ir bijusi, ka mēs varam [uzlabot] savu izpratni par shēmām līdz tādam līmenim, kurā mēs varētu daudz ātrāk panākt izpratni par to, kā smadzenes skaitļo.