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10月6日,国际顶级刊物《Nature》主刊在线发表文章“Morphological diversity of single neurons in molecularly defined cell types”(分子定义细胞类型中单个神经元的形态多样性)。
该研究工作由东南大学脑科学与智能技术研究院教授彭汉川和生命科学与技术学院教授谢维,以及我院院长顾忠泽教授团队,联合了美国艾伦脑科学研究所及国内外多家单位合作,共同研究脑图谱以及全脑神经元的形态多样性。
神经元-大脑行使功能的基本单位,其3D结构特征不仅揭示神经信号的流动从而反应神经网络连接,而且是鉴定细胞类别的重要参数。全脑神经元的解析是脑科学研究的重要方向。小鼠是研究脑科学的重要模式动物,其大脑拥有上亿个神经元,全脑神经元结构庞大,如某些鼠脑皮层细胞可跨越至另一半球,且分枝繁多,总长度可达40cm左右;神经元分枝间的交错以及标记信号的微弱,综上等因素都使快速准确重建神经元十分困难。
如何高通量的重建全脑神经元一直是瓶颈,导致科学家们对其多样性的了解仍是有限的。本研究建立了一套完整的平台包括神经元的稀疏标记,全脑成像,高通量神经元重建,配准以及分析,并基于此平台生产了目前世界上数目最大的1741单细胞神经元数据集,包含来自皮层,屏状核,纹状体和丘脑等脑区神经元。本文鉴定了:11种主要的投射神经元类型,它们具有不同的形态学特征和相应的转录组特征;主要类型内部发现了丰富的神经元投射类型,可以聚类成更精细的子类型。神经元的多样性符合多水平调控长程投射的规则,包括分子水平、发散或收敛投射模式、轴突末端模式、脑区特异性、拓扑结构和单细胞差异性。
我院一直致力于类器官和器官芯片的研发,基于该论文的成果,将进一步促进我院的脑科学相关研究,推动脑类器官芯片的产业化工作,推进器官芯片在药物研发和精准医疗中的应用,为我省和我国的生物技术与生物产业发展不断做出突破性的变革性的贡献。
人体器官芯片是变革性动物和临床替代实验技术,2016年被达沃斯论坛评为世界“十大新兴技术”,在药物研发、个性化医疗等领域具有广泛应用。东南大学苏州医疗器械研究院突破了人体器官芯片系统构建中生物材料、芯片设计加工、全自动成像以及基于人工智能分析中的核心关键技术,发展了可模拟人体器官生物功能的芯片(心脏、血管、肺、皮肤、肿瘤等)及其配套的仪器装备,相关产品在多家国内知名药企和三甲医院试用,效果得到高度肯定。目前,人体器官芯片项目正在苏州高新区进行产业化。
东南大学苏州医疗器械研究院
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