Ein Forscherteam des University College London, der Columbia University und der Oxford University hat einen neuen Ansatz zur Durchführung von Transkriptomik entwickelt und damit die Eigenschaften von 35 Neuronen-Subtypen in Mäusen aufgeklärt. Die Gruppe hat ihre Forschungsergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht Natur. Hongkui Zeng und Saskia EJ de Vries vom Allen Institute for Brain Sciences haben in derselben Zeitschriftenausgabe einen News & Views-Artikel veröffentlicht, in dem sie die Arbeit des Teams skizzieren.
Eines der Ziele von Biowissenschaftlern ist es, herauszufinden, wie das Gehirn bei anderen Tieren und Menschen funktioniert. Angesichts der Komplexität des Gehirns ist das Ziel sicherlich ambitioniert. Wissenschaftler glauben jedoch, dass dies durch die Durchführung einer Vielzahl von schrittweisen Studien erreicht werden kann, die versuchen, die verschiedenen Teile eines bestimmten Gehirns zu erklären, um zu beschreiben, was sie tun. Ein Teil dieser Bemühungen besteht darin, einen Katalog von Gehirnzelltypen und -subtypen zu erstellen.
Ein Aspekt der Zelltypklassifizierung beinhaltet die Entschlüsselung und Aufzeichnung des Repertoires der exprimierten Gene – ein Prozess, der Transkriptomik genannt wird. Daraus ergibt sich die Identifizierung der Rollen, die jedes der einzelnen Gene in den Schaltkreisen des Gehirns spielt. Zu diesem Zweck haben Forscher verschiedene Techniken zur Durchführung von Transkriptomanalysen (die an lebendem Gewebe durchgeführt werden müssen) eingesetzt, um mehr über Regionen des Gehirns wie den visuellen Kortex der Maus zu erfahren. Bisher wurden 95 Gruppen identifiziert.
In diesem neuen Versuch haben die Forscher eine neue Methode entwickelt, um solche Arbeiten durchzuführen – sie nennen es coppaFISH, und es ist in der Lage, die Expression von 72 Genen gleichzeitig aus einer dünnen Scheibe Gehirngewebe zu bestimmen. Dabei wird die Zwei-Photonen-Kalzium-Bildgebung in vivo mit konventionellen Transkriptom-Methoden kombiniert. Die resultierenden Expressionsprofile für die Gene können dann verwendet werden, um die Transkriptome Zellidentitäten zuzuordnen.
Die Forscher nutzten die Technik, um neue Daten für 1.090 Interneuronen zu erhalten, an denen 35 Neuronensubtypen beteiligt waren. Dabei fanden sie heraus, dass bestimmte transkriptomische Prinzipien verwendet werden könnten, um die Aktivität anderer Zelltypen vorherzusagen, was zu einer transkriptomischen Achse führt, die mit einigen Arten von Zelleigenschaften korreliert. Die Forscher schlagen vor, dass ihre Technik auch in anderen Regionen des Gehirns eingesetzt werden könnte.
Stéphane Bugeon et al., Eine Transkriptomachse sagt die Zustandsmodulation von kortikalen Interneuronen voraus, Natur (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04915-7
Hongkui Zeng et al., Eine Genexpressionsachse definiert das Neuronenverhalten, Natur (2022). DOI: 10.1038/d41586-022-01640-z
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