哺乳動物的大腦包含著各種各樣的神經元，但如何鑒定，這是一個問題。近日，Salk生物研究所領導的團隊根據(jù)甲基化和調控特征，區(qū)分小鼠和人類大腦樣本中的神經元亞型，并鑒定出人類額葉皮質中一組新的神經元。這項成果于周五發(fā)表在《Science》雜志上。
研究人員利用單細胞甲基化組測序分析小鼠和人類額葉皮質樣本中近6200個神經元，并根據(jù)甲基化和調控元件特征來聚類已知的神經元亞型。此外，他們還指出人類大腦中存在一種新的神經元亞型，稱為“第6層興奮性神經元”，它們有著*的甲基化標記。
這篇論文的通訊作者之一、Salk研究所的計算神經生物學研究人員Margarita Behrens表示：“我們的研究表明，我們能夠根據(jù)神經元的甲基化組來清晰定義神經元類型。這有助于我們了解同一區(qū)域、外表相似的兩種神經元為何表現(xiàn)不同。”
在這項研究中，Behrens及其同事采用了一種基于單核亞硫酸氫鹽轉化的甲基胞嘧啶測序方法（snmC-seq），來分析樣本中5-甲基胞嘧啶和5-羥甲基胞嘧啶模式。他們的研究對象包括從一只8周齡小鼠大腦中分離出的3,377個神經元，以及從一名已故的25歲男子的額葉皮層區(qū)域分離出的2,784個神經元。
snmC-seq的樣本制備過程融合了細胞分選、亞硫酸氫鹽轉化，以及Swift Biosciences的Accel-NGS Adaptase接頭模塊。結果表明，此方法大大提升了每個測序運行的數(shù)據(jù)產量，同時降低了整體成本。有意思的是，Swift Biosciences的總裁Timothy Harkins也是本文的作者之一。
“單細胞RNA測序主要產生高表達轉錄本的信息，而單神經元甲基化組測序檢測足夠長的任何基因或非基因區(qū)域，”作者解釋道。“單細胞甲基化組學揭示了絕大部分的基因組中的調控信息，而這些無法由RNA測序直接評估。”
研究團隊的甲基化聚類分析發(fā)現(xiàn)小鼠細胞存在16種神經元亞型，而人類額葉皮質細胞存在21種神經元亞型。它還發(fā)現(xiàn)了某些興奮性或抑制性神經元所*的甲基化標記，同時強調了這些神經元在人類和小鼠大腦樣本中的分布。
通過這些甲基化標記，研究人員也發(fā)現(xiàn)了一種新的神經元亞型，稱為“第6層興奮性神經元”。不過，作者也提醒說，未來還需要解剖學、生理學和功能實驗來鑒定此項研究根據(jù)DNA甲基化定義的神經群體。
這篇論文的共同*作者、Salk生物研究所的Chongyuan Luo表示：“大腦中存在著幾百種功能和行為不同的腦細胞，了解這些腦細胞對理解大腦如何運作很重要。我們的目標是創(chuàng)建小鼠和人類大腦的部件清單。”
