Разработете „баркод“, за да картографирате мозъка

СРЕДА, 24 ОКТОМВРИ 2012 г.
Екип от невролози от лабораторията на Cold Spring Harbor (Ню Йорк) предложи нов революционен начин за определяне на потенциала на невроналната свързаност („конектома“) на целия мозък на мишката, в есе, публикувано в списанието „PLoS Biology ".
Екипът, воден от проф. Антъни Задор, има за цел да предостави пълно описание на невроналната свързаност. Понастоящем единственият метод за получаване на тази информация с висока точност се основава на изследването на синапса на всяка клетка чрез електронна микроскопия; Но методът е бавен, скъп и изисква много работа.
Сега Задор и неговите сътрудници предложиха високоефективно ДНК секвениране, за да тестват свързаността на невронните вериги със същата резолюция като тази на отделните неврони. Според изследователя „ние възнамеряваме да го направим чрез процес, който разработваме, наречен BOINC: баркодът на всяка от невронните връзки“.
Предложението идва в момент, когато няколко научни екипа в Съединените щати постигат напредък в своите усилия за картографиране на мозъчни връзки при бозайници. Тези проучвания използват инжекции на проследяващи бои или вируси, за да картографират невронната свързаност в мезоскопска скала - резолюция от среден диапазон, която дава възможност за проследяване на невронните влакна между мозъчните региони.
Въпреки това екипът на Задор иска да проследи свързаността извън гореспоменатия мезоскопски мащаб, на нивото на синаптични контакти между двойки отделни неврони. Според Zador техниката на баркод BOINC може „да осигури незабавен преглед на процесите, извършвани от верига“. От друга страна, методът BOINC обещава да бъде много по-бърз и по-евтин от подходите, базирани на електронна микроскопия.
Методът BOINC се състои от три стъпки. Първо, всеки неврон е маркиран със специфичен баркод на ДНК - баркод, състоящ се само от 20 произволни "букви" от ДНК, може да маркира милиард неврони, много повече от тези в мозъка на мишката,
Втората стъпка се фокусира върху невроните, които са синаптично свързани и съответните им баркод асоциирани. Това се постига чрез вирус - като вирусът на псевдораби - който може да движи генетичен материал чрез синапси. „За да споделя баркодове чрез синапси, вирусът трябва да бъде проектиран да носи баркода в рамките на собствената си генетична последователност“, обяснява Задор, „след като вирусът се разпространи през синапсите, всеки невронът завършва с торбичка с баркод, която включва свой собствен код и тези на своите синаптично свързани партньори. "
Третата стъпка на метода се състои в обединяването на баркодовете на синаптично свързани неврони за създаване на отделни части от ДНК, които след това могат да бъдат прочетени чрез методи за високо изпълнение на секвениране. Тези двойни баркодови последователности могат да бъдат изчислени изчислително, за да разкрият синаптичната схема на свързване на мозъка.
Задър, Задор казва, ако BOINC премине фазата на тестване, той ще предложи евтин и бърз начин за картографиране на контактема, дори този на мозъчните комплекси на бозайници.

Източник: