果蠅多巴胺神經(jīng)元分布

2019年2月21日，重要國際學(xué)術(shù)期刊Neuron(《神經(jīng)元》)發(fā)表北京腦科學(xué)與類腦研究中心(CIBR)聯(lián)合主任、北京大學(xué)教授饒毅實驗室的論文:“化學(xué)連接組學(xué)：構(gòu)建果蠅化學(xué)傳遞圖譜”。其摘要中明確提出“化學(xué)連接組是一個新概念，化學(xué)連接組學(xué)是一個新途徑，應(yīng)用于果蠅的相關(guān)工具是強有力的資源”。

腦對人類的重要性眾所周知，人類長期以來希望揭開腦的奧秘，并改善人類健康。腦的功能依賴神經(jīng)連接，一個動物全部的神經(jīng)連接稱為連接組，研究連接組的科學(xué)為連接組學(xué)。此前，已經(jīng)有三類連接組：微觀連接組，主要以電子顯微鏡重構(gòu)神經(jīng)環(huán)路;介觀連接組，主要通過遺傳學(xué)或病毒注射構(gòu)建神經(jīng)環(huán)路;宏觀連接組，主要以功能核磁共振為基礎(chǔ)顯示人腦大尺度的連接。這些方法分別有優(yōu)點和缺點。

化學(xué)傳遞是神經(jīng)連接中信息傳遞的主要方式，而化學(xué)傳遞的基礎(chǔ)是種類繁多的神經(jīng)遞質(zhì)及其受體這樣的化學(xué)分子。饒毅實驗室提出了一個全新的概念即“化學(xué)連接組”，其是以神經(jīng)傳遞信息的化學(xué)分子來定義的連接組。饒毅研究中進一步提出“化學(xué)連接組學(xué)”這一系統(tǒng)研究化學(xué)連接組的新途徑，并在果蠅中構(gòu)建了相應(yīng)的遺傳資源以便在果蠅中實現(xiàn)化學(xué)連接組學(xué)的研究。

“化學(xué)連接組”(CCT)具備所有現(xiàn)有連接組學(xué)所沒有的優(yōu)點。CCT可以系統(tǒng)地研究神經(jīng)信息傳遞，因為它涵蓋了全部已知的神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)調(diào)質(zhì)、神經(jīng)肽及其受體;CCT在介觀尺度全面系統(tǒng)地解析神經(jīng)連接，其他介觀和微觀連接組學(xué)方法可以應(yīng)用、擴展和圍繞它進一步深化。CCT抓住了神經(jīng)傳導(dǎo)信號的關(guān)鍵：神經(jīng)遞質(zhì)及其受體，可以通過遞質(zhì)表達的神經(jīng)細胞、和受體表達的神經(jīng)細胞來推斷神經(jīng)環(huán)路;CCT不僅可以研究基因的功能，也能研究細胞的功能;CCT通過運用遺傳操縱的分子邏輯門，不僅可以檢測兩個基因的關(guān)系，而且可以研究兩個細胞的連接和關(guān)系;理論上，CCT可以研究多個基因和多個細胞的功能關(guān)系，包括直接和間接關(guān)系。

饒毅實驗室選取了果蠅中193個CCT相關(guān)的基因，傾力工作，設(shè)計為每個基因制造缺失突變，并敲入外源DNA片段以標記每個基因。為此，他們已經(jīng)制備了數(shù)百多株果蠅品系，以分別研究基因的表達和功能，建立了第一個CCT資源庫。然后饒毅實驗室對果蠅化學(xué)連接組進行了初步分析，并以果蠅睡眠為研究問題，使用該資源庫的缺失突變株進行了初步篩選，發(fā)現(xiàn)了至少41個CCT基因調(diào)節(jié)睡眠。進一步研究發(fā)現(xiàn)鱆胺β2受體不僅在神經(jīng)細胞調(diào)節(jié)睡眠，也在膠質(zhì)細胞調(diào)節(jié)睡眠。

鄧博文等的論文被同行評審專家贊賞。國際專家稱道：“作者有遠見，并能夠有計劃完成這一龐大任務(wù)”。專家對這項工作的評議是這項工作不僅有創(chuàng)造性，而且是“杰作”，“將對整個果蠅領(lǐng)域有巨大的影響，而且影響將遠超出果蠅研究，因為這是所有動物模型中第一次如此系統(tǒng)規(guī)模地分析。它不僅揭示腦組織方式的普遍原則，也將在機理上解析特定環(huán)路的功能”。

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