讲座丨单细胞的形态和基因表达
2018/6/26 16:30:00 中科院之声

     我们组做的东西比较细致一点，我们关注的都是单细胞层面的东西，包括神经元的形态和单细胞的基因表达。

     老鼠脑子里有将近千万的神经元，如果你想知道每个神经元是什么形态，你怎么办？你就拍照对不对，那就厉害了，你要把神经元这一个个拍出来，脑子也不透明，当然有可以使它透明的方法，但是成像分辨率并不好。

     那怎么办？用一种叫做 fMOST 的技术，我们实验室做的就是拿到这些 fMOST 数据然后进行处理。这些数据往往很大，都是 TB 级、十几个 TB 级的，计算机很难处理这么大的数据。我们组的博士后苟凌峰写了一个软件，把一整个脑子的数据分成一个个小块，然后 load 到电脑里，这样就不会占用很大内存，每次只要 load 一部分，然后追踪查看神经元，到了边缘，软件会自动加载下一个小块。

     为什么要做这个软件？你看到树枝，给它拍三百六十度全景，它还是树枝对不对？你想理解这个树枝，你要给它做数据处理。电脑本身是不认识树枝的，要给它数字化出这个树枝的形态来，我们的软件就是做这个的，它采用一种叫做A*的算法，在三维上把细胞重构起来，就实现了细胞的数字化，电脑就认识了它，可以做进一步的分析。

     除了形态研究，我们实验室还比较关注一个神经元的基因表达如何影响它。一个神经元如何决定它的状态是什么，一个方法就是看它的基因表达，我们得要拿到基因表达情况。现在有一种方法叫高通量测序，可以测一下表达哪个基因，然后就知道细胞的状态了对吧？

     你测整个脑子吗？那一整个捣烂了测就可以了，但是要想测单个细胞怎么办？很简单，把这个细胞捣烂了测就好了，对不对？

     但是这里有一千万个细胞要测怎么办？挨个捣烂可累死了，所以我用了这么个微流控的方法，核心就是微流控芯片。大家都知道，油和水混起来可能形成乳浊液，就是小油滴，我们就把一个细胞，裹在一个小水滴里，在油里面成为一个个小水滴，捣烂细胞的操作就在小水滴中进行。这样就可以有好多的细胞一起进行反应，就可以同时测好多细胞。利用这种方案，可以让我们一次就能知道几万个甚至十几万个细胞的基因表达情况，就知道了每个细胞的状态。

     那么有了这样的一些技术能干什么呢？其实我们组研究的是生物节律，在脑子里有个 SCN 核团控制节律，用这两个方法我们就能知道这个核团里边有些什么细胞，他们是怎么输出的，这可以帮助我们解释一些与生物节律有关的问题。

     来源：中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所

    

    

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