新的数据库记录了胚胎发育过程中和刚出生后小脑中单个细胞的基因活性变化

对从小鼠分离的数千个脑细胞的分析为研究人员提供了高分辨率的地图，使科学家能够查看小脑连接其神经回路时细胞所经历的详细基因组变化。

该研究不仅将有助于对大脑发育的基本了解，而且还将为理解由发育错误引起的脑部疾病的细胞起源提供基础。这些解剖缺陷包括Joubert综合征，Dandy-Walker畸形和桥小脑发育不全。该数据库将使未来的研究能够追踪儿童脑肿瘤(如髓母细胞瘤，星形细胞瘤和室管膜瘤)的细胞起源。

全球研究人员可以通过St. Jude创建的称为Cell Seek的界面与数据进行交互。

该发现今天发表在《当代生物学》杂志上。该研究由计算生物学系的共同通讯作者约翰·伊斯顿博士进行。发育神经生物学系的Paul Northcott博士;以及肿瘤与计算生物学系的医学博士Charles Gawad。

尽管小脑仅占人类大脑容量的10%，但它包含中枢神经系统所有神经细胞的一半以上。小脑也是关键的大脑控制中心，负责协调运动功能并控制高级功能，例如注意力，空间和语言处理。

在他们的研究中，Easton，Northcott，Gawad及其同事使用一种称为单细胞RNA-seq的基因测序技术来测量从胚胎小鼠和新生小鼠分离的单脑细胞中基因的不断变化的活性。研究人员对RNA进行了测序，因为这种RNA的水平反映了细胞中基因活性或“表达”的水平。RNA作为模板来构建蛋白质，而蛋白质是细胞的组成部分。

大多数此类先前的大脑发育研究都分析了不同脑细胞类型的混合物的变化或研究了数量有限的基因。但是，圣裘德大学的研究人员分析了发育中的小鼠大脑中每种细胞类型中大量基因的基因表达。

为了收集他们的数据，科学家在大脑发育的12个时间点对39,245个脑细胞进行了RNA序列分析。众所周知，这12个时间点是大脑发育过程中的几天序列，是不成熟的大脑细胞“决定”发育为成熟的专门细胞的阶段。

“我们所做的是在不使用任何先验知识的情况下获取单个细胞的全局表达谱。这使我们能够研究在特定发育点存在多少种细胞类型，以及它们如何以比以前的策略更少的偏倚方式彼此关联。” Gawad说。“如果我们能够捕获处于这些不同发育状态的细胞，我们就可以开始了解由于小脑发育异常而发生的儿科疾病。”

他说：“此外，由于大多数儿童的脑肿瘤都发生在小脑区域，这将有助于我们识别出不同脑肿瘤和脑肿瘤亚型的起源细胞。”

为了证明他们的数据库，研究人员在“决定”成哪种类型的成熟脑细胞时，在一种称为谷氨酸能祖细胞的未成熟脑细胞中追踪了该基因的表达。他们的分析表明，决策点的特征在于称为调控其他基因的转录因子的主控基因的激活波。

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