Sebuah tim yang terdiri dari hampir 100 ilmuwan baru-baru ini memetakan taksonomi tipe sel di korteks kera dan mengungkapkan hubungan antara komposisi tipe sel dan berbagai daerah otak primata dengan menggunakan teknologi pengurutan transkriptom spasial yang dikembangkan sendiri teknologi Stereo-seq dan snRNA-seq, yang menyediakan dasar molekuler dan seluler untuk penyelidikan lebih lanjut ke sirkuit saraf.

Studi ini dipublikasikan di Cell, dan para ilmuwan berasal dari Institute of Neuroscience, Center for Excellence in Brain Science and Intelligence Technology of the Chinese Academy of Sciences, BGI Research, Lingang Laboratory, Shanghai Center for Brain Science and Brain-Inspired Technology, Tencent AI Lab, serta Karolinska Institute dan KTH Royal Institute of Technology di Swedia,

Primata memiliki sejumlah besar neuron yang membentuk sirkuit saraf yang kompleks dan rumit yang mendukung kognisi dan perilaku tingkat lanjut. Gangguan pada sel dan sirkuit ini dapat menyebabkan berbagai gangguan otak. Memahami komposisi dan distribusi spasial sel-sel di otak, serta hubungan di antara mereka, adalah pertanyaan mendasar dalam ilmu saraf, sebanding dengan tabel periodik dalam kimia, peta dunia dalam penemuan geografis, atau urutan basa DNA yang ditemukan oleh manusia. pengurutan genom.

Dibandingkan dengan spesies lain, primata, termasuk kera sebagai model hewan yang paling dekat dengan manusia, memiliki kemampuan kognitif dan sosial yang lebih tinggi, serta korteks yang lebih besar dan jenis sel yang lebih banyak. Misalnya, otak kera, dengan lebih dari enam miliar sel, dapat diklasifikasikan ke dalam ratusan jenis sel berdasarkan fitur molekuler, morfologis, atau fisiologisnya, dan distribusi spasialnya mencakup ratusan wilayah otak yang berbeda. Menguraikan komposisi dan pola distribusi spasial subtipe sel di korteks sangat penting untuk memahami prinsip organisasi otak primata.

Dalam studi ini, para ilmuwan menggunakan metode transkriptom spasial bidang pandang besar yang baru dikembangkan yang disebut Stereo-seq, dan metode yang dikembangkan secara independen untuk menyiapkan irisan tipis otak kera berskala sentimeter untuk percobaan. Dengan menggabungkan analisis transkriptom sel tunggal skala besar, mereka memperoleh atlas sel tunggal tiga dimensi yang komprehensif dari seluruh korteks kera pemakan kepiting, memberikan panduan untuk analisis sistematis spesifisitas distribusi tipe sel dan spesifisitas regional dalam korteks, serta fitur molekuler.

Selain itu, para ilmuwan menemukan bahwa neuron glutamatergik, neuron GABAergik, dan sel non-saraf menunjukkan spesifisitas kortikal dan regional yang berbeda dalam distribusinya di seluruh korteks serebral. Menariknya, ada korelasi yang signifikan antara komposisi tipe sel dan organisasi hirarkis wilayah otak dalam sistem visual dan somatosensori. Daerah otak pada tingkat hierarki yang sama cenderung memiliki komposisi tipe sel yang serupa, mengungkapkan hubungan antara komposisi sel dan struktur daerah otak.

Selain itu, melalui perbandingan lintas spesies dengan data sel tunggal yang tersedia untuk umum dari otak manusia dan tikus, para ilmuwan mengidentifikasi sel-sel neuron glutamatergik khusus untuk primata, yang sebagian besar terletak di lapisan 4 dan gen yang sangat terekspresi yang terkait dengan penyakit manusia, termasuk FOXP2, DCC, dan EPHA3.

Studi ini menghasilkan dataset komprehensif transkriptomik sel tunggal dan spasial untuk seluruh korteks serebral kera, menyediakan sumber data penting untuk penelitian di masa mendatang. Data sekarang tersedia untuk umum di https://macaque.digital-brain.cn/spatial-omics.

Ke depan, tim akan terus fokus pada mekanisme dan target perkembangan penyakit otak, sel otak dan evolusi struktural, serta mekanisme seluler dan molekuler fungsi otak.

Sumber:

Markas Besar Akademi Ilmu Pengetahuan China

Referensi jurnal:

Chen, A., dkk. (2023). Transkriptom spasial sel tunggal mengungkapkan organisasi tipe sel di korteks kera Sel. doi.org/10.1016/j.cell.2023.06.009.

By admin

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *