Neuartige Ansatz verbessert Verständnis der Entstehung von neuen Nervenzellen im Erwachsenen Gehirn von Säugetieren

Ein team von Forschern an der Baylor College of Medicine, der Texas Heart Institute „und des Texas Children‘ s Hospital entwickelt hat, ein leistungsstarker neuer Ansatz für das Verständnis der Bildung von neuen Nervenzellen im Erwachsenen Gehirn von Säugetieren. Veröffentlicht in der Zeitschrift Cell Reports, diese Arbeit öffnet neue, spannende Wege, die weiter ausgebaut werden können, zu reparieren Fehlfunktion der schaltkreise im Gehirn.

„Das Gehirn von Säugetieren ist ein Komplexes Gewebe, bestehend aus verschiedenen Zelltypen. Jedoch, trotz der rasanten Fortschritte auf dem Gebiet der Neurowissenschaft, die nur eine begrenzte Anzahl von Zelltypen im Gehirn sind bekannt und gut charakterisiert,“, sagte führen Autor Dr. Benjamin Arenkiel, außerordentlicher professor von molekularem und von Humangenetik und Neurowissenschaften am Baylor College of Medicine und Ermittler an der Jan und Dan Duncan Neurological Research Institute an der Texas-Kinderklinik. „Ermittlung aller zellulären Subtypen ist entscheidend für die Enträtselung, wie schaltkreise im Gehirn, die Funktion und die Ausbeute wird Einblicke in die Aktivität des Gehirns unter Kranken und Verletzten Bedingungen.“

In dieser Studie, Arenkiel und seine Kollegen beschrieben einen innovativen Ansatz, der identifizierten neuartigen zellulären targets und die genetischen Signalwege in der Verdrahtung von adult-geborenen Neuronen in bestehende schaltkreise im Gehirn.

Forscher wissen jetzt, dass das Gehirn nicht nur aus vier oder fünf Zelltypen Durchführung von generischen Rollen. Die meisten schaltungen bestehen aus einzigartigen Subtypen von Zellen, von denen viele derzeit sind uncharacterized, erklärt Arenkiel. Zum Beispiel gibt es wahrscheinlich Tausende von funktionellen Subtypen innerhalb einer bestimmten Klasse von Neuronen.

„Also, die erste Aufgabe zu Beginn zu verstehen, schaltkreise im Gehirn zu identifizieren, die alle zellulären Spieler“, sagte Arenkiel, die auch eine McNair scholar an der Baylor College of Medicine. „Dies würde es uns ermöglichen, genetisch Sonde Ihnen zu offenbaren, Ihre biologischen Funktionen, eine notwendige Kenntnisse zum lösen dieser schaltungen, wenn etwas schief geht.“

In den meisten Erwachsenen Säugetiere, nur in zwei Hirnregionen, dem hippocampus und dem olfaktorischen Bulbus (OB), haben gezeigt worden, um die Integration neuer Nervenzellen in bereits bestehende schaltkreise im Gehirn. Arenkiel gemeinsam mit co-entsprechenden Autor Dr. James Martin, professor und Vivian L. Smith Professur für Regenerative Medizin an Baylor-College von Medizin und Direktor des Cardiomyocyte Erneuerung Labor an der Texas Heart Institute. Das team wandte eine relativ neue Technologie, einzelne Zelle, die RNA-Sequenzierung, zur Identifizierung von neuen zellulären Subtypen im OB.

Einzelne Zelle RNA-Sequenzierung, Burak Tepe, ein student im Aufbaustudium in der Arenkiel lab und einer der Autoren dieses Papiers, und Kollegen bereit eine Einzel-Zell-suspension durch disassociating Gehirn Gewebe mit Hilfe von Enzymen. Diese Mischung wurde sortiert in einer mikrofluidischen Kammer, in der jede Zelle war co-verkapselten Mikropartikel (beads) mit einzigartigen barcodes, die immer den überblick über die zelluläre Herkunft der einzelnen mRNA-Transkript.

Mit diesem profiling-Strategie, die Sie mühsam erzeugt eine Bibliothek mit mRNA-Transkripte für 50.000 Zellen in der OB. Diese Informationen ergeben, dass der OB besteht aus etwa 30 verschiedenen Zelltypen, inklusive 18 verschiedene Typen von Neuronen, sowie viele andere, nicht-neuronale Zellen wie Astrozyten, oligodendrozyten, Gefäß-und Immunzellen.

Darüber hinaus das team aufgedeckt Gene und/oder Bahnen, die chronologisch gedreht „on“ oder „off“ in diesen Linien während der Entwicklung des Gehirns. Diese Studie nutzt die kombinierte Leistung von single-cell-RNA-Sequenzierung Analyse von adult-geborenen Neuronen mit Hilfe der Bioinformatik zu vergleichen, wie gen-Ausdruck-profile von verschiedenen neuronalen Linien im Laufe der Zeit.

Diese leistungsstarke Methode erlaubte den Forschern, wieder eine vermeintliche Entwicklungs-Flugbahn („pseudo- „timeline“) aller neuronalen Linien in der GYNÄKOLOGIE—von der Migration von neuronalen Vorläuferzellen zu voll funktionsfähigen Reifen Neuronen—zusammen mit detaillierten Informationen darüber, Wann und wo bestimmte Gene oder gen-Netzwerke aktiviert sind ‚on‘ oder ‚off.‘ Im Einklang mit dieser, fanden die Forscher bestimmte Subtypen von Neuronen wurden differentiell angereichert oder erschöpft in Reaktion auf verschiedene sensorische Reize.