连接组学的里程碑——第一张完整的动物神经系统接线图

【字体: 时间:2019年07月08日 来源:

编辑推荐:

  《Nature》发表的一项研究,Albert Einstein医学院的研究人员描述了第一个完整的动物神经系统接线图。这项研究包括两性成年秀丽隐杆线虫,确切指出两性之间神经差异巨大。这一发现标志着“连接组学(connectomics)”领域的一个重要里程碑。

  

《Nature》发表的一项研究,Albert Einstein医学院的研究人员描述了第一个完整的动物神经系统接线图。这项研究包括两性成年秀丽隐杆线虫,确切指出两性之间神经差异巨大。

这一发现标志着“连接组学(connectomics)”领域的一个重要里程碑。

“结构始终是生物学的核心问题,”项目负责人、遗传学教授Scott Emmons博士说。“DNA结构揭示基因是如何工作的,蛋白质结构揭示酶是如何工作的。现在神经系统结构正在揭示动物的行为方式,以及神经连接错误如何导致疾病。”

研究人员假设,一些神经和精神疾病是“连接病”,也就是说,“错误的电路”引发问题。“在发现几种精神疾病与连通性相关基因有关以后,这一假设得到了加强,”Emmons博士说。“连接组学有可能帮助我们了解一些精神疾病的基础,为治疗提供途径。”

模式生物

秀丽隐杆线虫全身大约只有1000个细胞,神经系统由几百个神经元组成(雌性302个,雄性385个),它也是第一个被全基因组测序的多细胞生物。

Emmons博士的研究建立在已故生物学家Sydney Brenner的开创性工作的基础上,Sydney Brenner在2002年因其对线虫的研究而获得诺贝尔生理学/医学奖。

在Brenner实验室成员John White的带领下,他们仔细分析了数千张线虫可见神经结构的连续电子显微照片,于1986年发布了第一张线虫神经系统地图。每幅图所包含的“切片”都比人类头发丝细一千倍。他们手动连接每个切片之间的点,将图像一个一个地排列,创建了5000个左右的(突触)连接。

Brenner和White从事这项工作20年,并发起了连接组学研究,建立了线虫基本动物模型。他们所建立的地图被非正式地称为“线虫的思想”,跳过了线虫身体的很多部分,而且只包含雌雄同体(即雌性),不包含雄性。

在这项新研究中,Emmons博士的研究小组分析了新线虫电子显微照片和Brenner博士的旧照片,并使用专门开发的软件将它们拼凑在一起,以创建完整成年线虫的连接图。这些图包括单个神经元之间的所有连接,从神经元到肌肉和其他组织(如肠道和皮肤)的连接,以及肌肉细胞之间的突触,并评估了这些突触的强度。

“尽管两种性别的突触路径基本相似,但是许多突触强度不同,主要的性别差异与生殖功能有关:外阴肌和子宫肌以及控制它们的运动神经元;雄性体内生成了大量的额外神经元、性肌肉和尾部的连接,这些构成了它们的交配回路,”Emmons博士说。“除此之外,两性共享的神经元的突触数量是如此之多,但似乎在强度上有很大差异。”

“这些相互连接的网络是破译线虫行为神经控制的起点,”Emmons说。“因为它们的神经系统携带许多与人类神经系统相同的分子,理解前者可以帮助我们理解人类。”

目前,他正在研究线虫连接体的基因组编码。

索取BioTek公司&康宁生命科学“上海3D细胞培养的专场研讨会”相关资料

原文检索:Whole-Animal Connectomes of both C. elegans Sexes

(生物通:伍松)

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