體內跟蹤單個神經細胞及其突觸分布
日期：2010-07-16 14:55:20
近日，美國斯坦福大學霍華德休斯醫學研究所，著名華人神經生物學家駱利群博士課題小組的李凌博士及同事開發了一項能夠在成體水平小鼠腦區的復雜神經網絡系統中特異性標記單個神經元細胞及其神經突觸分布形式的技術。
該項技術利用轉基因方法在小鼠不同腦區的神經元細胞可控地表達不同的熒光蛋白和Synaptophysin (突觸囊泡蛋白)，應用不同分子標記對神經元細胞及其突觸進行特異性標記，能夠在單個神經元細胞水平上提供詳盡的三維神經突觸分布信息，從而了解單個神經元細胞在復雜腦區回路的連接機制，對于破譯大腦復雜神經回路提供了方法學上的可能。該項成果已經發表在近日的PLoS ONE雜志上。
現代神經生物學的一個重要課題就是怎樣破解哺乳動物甚至人類的高度復雜化的神經網絡 ---大腦。神經系統中神經元細胞功能和結構上的多樣性，神經回路的高度復雜性對這個當代神經生物學的關鍵性問題提出了極大的挑戰。此項全新的神經元標記方法無疑提供了有力工具。此項技術可以顯示轉基因小鼠大腦的不同區域在不同發育階段的各種特異性神經元及其突觸分布形式，這將使神經生物學家能夠了解大腦神經網絡發育的詳盡信息，有助于對大腦工作方式進行深入研究。能夠直接地、實時地觀測到活體實驗小鼠大腦中未分化的細胞一步步發育為單個的復雜神經細胞，然后形成復雜的神經網絡，這對于未來的神經回路研究領域意義重大。該技術不僅能推動在正常或病態腦中的測繪工作，而且還可以推廣用到其他復雜細胞群中，例如免疫系統或者造血干細胞系統等等。
李凌博士曾經就職于麻省理工學院（MIT）著名的懷特海（Whitehead）研究所，在美國著名科學院院士Harvey Lodish的實驗室工作期間發表于《科學》（Science）雜志的學術論文，揭示了microRNA功能，被評選為2004年十大科學研究突破之一。 2005年李凌博士加入斯坦福大學駱利群實驗室，開始了對哺乳動物神經回路發育的研究。在此期間，李凌及其同事發現,目前的神經網絡研究極大地受限于神經細胞標識技術，因此致力于開發單個神經元細胞的標記方法。李凌博士及其同事已經利用該技術對小鼠小腦進行了初步研究，結果顯示小鼠小腦中的顆粒細胞（granule cell）的神經突觸密度比人們以前的估計高出一倍，這意味著小鼠小腦中的神經網絡比以前的估計還要復雜。目前，世界最著名的生物制藥公司之一基因泰克（Genentech）已經向斯坦福大學購買了此項專利，并已開始將其用于對人類神經系統疾病及相關藥物的研究和開發。
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