斯坦福大學(xué)的一種新分子探針可以幫助揭示我們的大腦如何思考和記憶。這種工具被稱為快光和鈣調(diào)節(jié)表達(dá)或 FLiCRE(發(fā)音為“閃爍”)，可以發(fā)送到任何細(xì)胞內(nèi)以執(zhí)行各種研究任務(wù)，包括標(biāo)記、記錄和控制細(xì)胞功能。
“這項工作達(dá)到了神經(jīng)科學(xué)的一個中心目標(biāo)：如何找到思想或認(rèn)知過程背后的神經(jīng)元系統(tǒng)?神經(jīng)科學(xué)家長期以來一直想要這種類型的工具，”該學(xué)院的遺傳學(xué)教授 Alice Ting 說。斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院和生物學(xué)人文科學(xué)學(xué)院的團(tuán)隊與斯坦福大學(xué)精神病學(xué)家和生物工程師 Karl Deisseroth 的實驗室共同領(lǐng)導(dǎo)了這項工作。
12 月 11 日發(fā)表在《Cell》雜志上的一篇論文詳細(xì)介紹了概念驗證實驗，研究人員使用 FLiCRE 拍攝了與小鼠回避行為相關(guān)的神經(jīng)活動快照。通過將 FLiCRE 快照與 RNA 測序結(jié)合起來，他們發(fā)現(xiàn)這些激活的神經(jīng)元主要屬于單一細(xì)胞類型，僅使用遺傳工具是無法訪問的。然后，他們將 FLiCRE 與視蛋白(Deisseroth 開發(fā)的一種利用光控制神經(jīng)活動的蛋白質(zhì))結(jié)合使用，在一天后重新激活這些相同的神經(jīng)元，從而導(dǎo)致小鼠避免進(jìn)入某個房間。研究人員研究的大腦區(qū)域稱為伏隔核，被認(rèn)為在人類精神疾病(包括抑郁癥)中發(fā)揮著重要作用。
模塊化分子技術(shù)
FLiCRE 由兩條分子鏈組成，可對藍(lán)光和鈣的存在做出反應(yīng)。這種光敏感性使研究人員能夠精確控制實驗的時間，而鈣幾乎是細(xì)胞活動的通用指標(biāo)。為了將 FLiCRE 放入細(xì)胞內(nèi)，研究人員將其分為兩部分，包裝在無害的病毒中。FLiCRE 的一部分附著在細(xì)胞膜上，含有一種蛋白質(zhì)，可以進(jìn)入細(xì)胞核并驅(qū)動研究人員選擇的任何基因的表達(dá)。FLiCRE 的另一部分負(fù)責(zé)在某些特定條件下釋放蛋白質(zhì)，即鈣濃度高且細(xì)胞沐浴在藍(lán)光下。
現(xiàn)有的標(biāo)記技術(shù)需要數(shù)小時才能激活，而 FLiCRE 標(biāo)記過程只需幾分鐘。研究人員還設(shè)計了 FLiCRE，以便他們可以使用標(biāo)準(zhǔn)基因測序來查找 FLiCRE 激活的細(xì)胞。這使得他們能夠同時研究數(shù)以萬計的細(xì)胞，而其他技術(shù)往往需要分析多個顯微圖像，每個圖像包含數(shù)百個細(xì)胞。
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