Штриховой код из ДНК предложили для картирования нейронных связей

Группа исследователей из Колд Спринг Харбора под руководством профессора Энтони Задора (Anthony Zador) предложила использовать высокоточное секвенирование ДНК для зондирования нервных цепей на уровне отдельных нейронов, сообщает MedicalXpress.

"Предлагаемый метод переводит проблему межнейронных взаимодействий в формат, допускающий считывание данных современными высокоточными секвенаторами геномов", - говорит Энтони Задор. С этой целью ученые в настоящее время разрабатывают процесс под названием BOINC (barcoding of individual neuronal connections), т.е. штрих-кодирование индивидуальных межнейронных связей. Объектом служит головной мозг мыши. Подход описан в журнале PLoS Biology.

Процесс состоит из трех стадий. На первой каждый нейрон метится специфическим ДНК-"штрих-кодом", последовательностью из 20 случайным образом подобранных нуклеотидов ДНК. Такой штрих-код уникален, и им можно пометить триллионы нейронов, т.е. гораздо большее количество, чем присутствует в мозге мыши.

На второй стадии ученые отбирают нейроны, сообщающиеся между собой путем синаптической передачи, соединяя друг с другом их ДНК-овые "штрих-коды". Для этого в качестве переносчика фрагментов ДНК через синапс используется вирус псевдобешенства.

Как поясняет профессор Задор, "для распределения штрих-кодов по синапсам вирусный вектор должен быть сконструирован таким образом, чтобы он и сам являлся носителем кодовой ДНК в составе своей генетической последовательности". После того как такой вирус распространится по синапсам, на конце каждого нейрона окажется комбинированный штрих-код, состоящий из собственной ДНК-метки и метки синаптически связанного нейрона-партнера.{#vrez.57957}

На третьей стадии все штрих-коды синаптически связанных нейронов объединяются в единую последовательность ДНК, которая затем считывается методами высокоточного секвенирования. Комбинированные штрих-коды могут быть проанализированы методами вычислительной биологии, что позволит представить диаграмму синаптических связей в головном мозге.

Если концепция BOINC пройдет проверку экспериментом, то это позволит значительно упростить и удешевить выполнение проекта "Коннектом человека", который направлен на доскональное описание связей между нейронами человеческого мозга и выявление возможных корреляций между структурой нейронных сетей и умственными способностями, а также поведением конкретного человека.

В проекте "Коннектом человека" работа мозга визуализируется с использованием разных подходов. Наряду с функциональной магнитно-резонансной томографией (fMRI) применяется метод диффузной спектральной томографии (МР диффузия), который также позволяет оценивать активность нейронных сетей.