中国科学家3月参与发表多篇Nature文章

【字体: 时间:2018年03月29日 来源:生物通

编辑推荐:

  3月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表,其中包括人脑前额叶胚胎发育过程的单细胞转录组图谱,分离RNA结合蛋白的新技术—RICK,以及一种基于杂交链式反应的新型免疫信号放大方法。

  

生物通报道:3月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表,其中包括人脑前额叶胚胎发育过程的单细胞转录组图谱,分离RNA结合蛋白的新技术—RICK,以及一种基于杂交链式反应的新型免疫信号放大方法。

中科院生物物理研究所,北京大学,北京大学第三医院和首都医科大学附属安贞医院的研究人员绘制了人脑前额叶胚胎发育过程的单细胞转录组图谱,并对其中关键的细胞类型进行了系统的功能研究,为绘制最终完整的人脑细胞图谱,奠定了重要的基础。


Monocle分析解释人前额叶皮层发育的细胞谱系图

前额叶皮层参与人脑的高级智力活动,是人类思想的重要物质基础,从灵长类祖先进化到现代人类的过程中,大脑容量增加了三倍,而这增加的部分主要体现在前额叶皮层面积的增加上。前额叶皮层是大脑中最重要的区域之一,具有极其复杂而且广泛的神经分布和双向联系,例如,前额叶皮层和丘脑、尾状核、苍白球、杏仁核和海马之间有着丰富的直接联系,再通过这些结构与下丘脑和中脑之间实现着间接的神经联系,而这些神经联系,是前额叶皮层多种生理心理功能的重要生物学基础。

但我们对于“人脑前额叶到底由哪些细胞组成,这些细胞又是如何在胚胎发育过程中产生的”这些关键的脑科学问题知之甚少。

在该研究中,研究人员通过单细胞转录组测序发现在动态发育的人类胚胎前额叶皮层中,主要由神经干细胞、兴奋性神经元、抑制性神经元、星型胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞等六大类细胞组成,并进一步把这六大类细胞精确地划分为35个独立的细胞亚型,并进一步深入挖掘了各个细胞类型的关键基因表达特征及其重要生物学含义。

广州生物医药与健康研究院的研究人员研发了分离RNA结合蛋白的新技术—RICK,该技术是全面分析细胞内的RNA-蛋白相互作用的重要工具,有助于揭开基因组中的“暗物质”-非编码RNA的未知功能。

RICK技术原理图


有数以百计的蛋白质可以与RNA结合,其中很多涉及神经退行性病变、自身免疫缺陷和癌症等疾病。那么,如何系统地分离RNA结合蛋白的问题变得引人注目。前期科学家们系统地分离了细胞内mRNA结合蛋白,这只是众多转录本中的一部分,细胞还包含了很多非polyA RNA。

在这篇文章中,研究人员设计了RICK(Newly Transcribed RNA interactome using click chemistry)技术,利用核酸标记技术,巧妙地将新合成的RNA标记上生物素,通过链霉亲和素偶联的磁珠,分离得到相应被标记RNA分子和与其相结合的蛋白分子。

通过这一技术,研究人员系统地分离了包括非polyA尾RNA和新生RNA在内的一系列RNA分子及其结合蛋白。进一步地分析发现,细胞分裂调控因子作为新的RNA结合蛋白,存在结合非polyA尾RNA的潜能。研究人员缩短标记的时间,成功地在细胞中分离了新生RNA结合蛋白。这些蛋白与新生RNA的转录及后续的加工、剪切等调控密切相关。这一技术的应用将有助于深入地剖析RNA结合蛋白的作用机制,也是细胞命运转变过程中分析RNA蛋白相互作用的重要工具。

NIBS北京生命科学研究所,清华大学生科院的研究人员建立了一种基于杂交链式反应(hybridization chain reaction, HCR)的新型免疫信号放大方法。

免疫化学分析,即利用抗体和抗原间的特异性结合对样品中特定生物分子进行检测和定量,是生物学研究中最为常用的技术之一。由于样品中目标分子的含量一般较低,为了提高检测灵敏度,免疫化学分析中通常会加入信号放大反应。传统信号放大方法主要基于酶促反应。随着近几年来显微成像技术和样品制备技术的迅速发展,传统信号放大方法的缺点逐渐显露出来。这些缺点主要包括:降低成像分辨率、难于同时检测多个目标分子、不适用于大体积组织样品等。      

针对这些问题,罗敏敏实验室开发了一种依赖于单链DNA分子自组装的新型信号放大方法——immunosignal HCR (isHCR)。isHCR基于HCR反应(Choi, H.M.T et al. ACS Nano (2014))。在HCR反应中,单链DNA分子(HCR initiator)触发一对带有荧光分子标记的单链DNA分子(HCR amplifier)的自组装,形成带有许多荧光分子的双链DNA长链。研究人员将HCR initiator偶联到抗体蛋白上,并利用该抗体特异性地结合样品中的目标分子,形成目标分子-抗体-HCR initiator复合体。之后,再向体系中加入荧光标记的HCR amplifier。目标分子通过HCR initiator触发HCR amplifier的自组装,从而被反应形成的荧光DNA长链所标记。研究人员在不同类型的生物样品和实验中验证了isHCR,证明相比于传统免疫组化方法,isHCR均显著提高了荧光信号。


isHCR原理示意图

研究人员对isHCR进行了优化:利用氧化石墨烯(graphene oxide, GO)结合并淬灭游离的HCR amplifier,降低了isHCR的背景噪音并提高信噪比。同时,研究人员在isHCR的基础上开发了多轮信号放大方法isHCRn,进一步提高了信号强度。研究人员成功利用isHCR检测了多种蛋白在小鼠脑组织中的分布,以及细菌分泌的干扰素在宿主细胞内的分布。


利用isHCR在小鼠脑组织切片中检测Vglut3蛋白的表达情况

(生物通)

我来说两句
0  条评论    0 人次参与
登录 注册发布
最新评论刷新
查看更多评论 > >
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

新闻专题

生物通首页 | 今日动态 | 生物通商城 | 人才市场 | 核心刊物 | 特价专栏 | 仪器龙虎榜

版权所有 生物通

Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

联系信箱:

粤ICP备09063491号