发布时间：2023-08-02
近日，世界首套较完整的猕猴全脑皮层的单细胞以及空间转录组数据发布。科研人员采集了161张10微米厚猕猴脑组织切片的空间转录组数据，尝试从中探寻脑细胞的构成及脑疾病发生发展的原因。这为进一步理解脑结构和功能提供了重要的基础数据库。
“憧憬着实验数据能为绘制猕猴全脑连接图谱打下地基。”中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心全脑介观神经连接图谱研究（单细胞分型）平台主任李超说。
非人灵长类动物，与人类具有95%以上的遗传物质同源性和最接近的基因背景及表型特征，是许多神经系统疾病研究最合适的模型动物。以猕猴为例，其脑皮层的细胞有多少种类型、这些细胞按什么规律组织在一起等，是国际科学前沿也是各国脑计划优先布局的研究热点。
总体实验设计
猕猴全脑样品珍贵，为获得核糖核酸质量高的实验样品，需要快和准的实验操作。
“猕猴脑子较大，切下来的片子必须完整不卷曲，且贴到芯片上没有褶皱和气泡，从而保证脑片与芯片的完全贴合。于是，我们先用鼠脑练手，确保手法熟练后再开始正式的样本取材和包埋。”李超介绍，研究人员同时启用2台切片机，每隔20分钟切好、贴好一张片子。这期间，研究人员还需要拍照、记录位置、烤片、收集切片间隔的组织等。
这是第一步，后续实验步骤还有很多：染色、显微扫描、透化、逆转录、组织移除、cDNA释放和纯化、PCR扩增和产物纯化、纯化产物测浓度、跑数据进行质控。最终的样品送华大生命科学研究院进行后续建库并深度测序。
研究人员需要在尽可能短的时间内用一只猕猴全脑样品完成所有实验，以保证样品的质量不会因时间太长受影响。经几轮讨论后，他们进行了两轮模拟试验，仔细研究实验各个步骤需要的时间。
“从烤片开始到cDNA释放阶段，每张芯片都需要一个人全程操作。这意味着光芯片操作阶段就需要12个人同时实验。实验开始后，12个操作芯片的人需要严格按照时间表依次进行自己的实验步骤，任何一个人的实验拖延了时间，都会影响到其他人。”李超介绍。
在下午的工作中，实验人员要同时进行2张芯片不同阶段的操作，不能混淆。从第一张芯片开始，到第二张芯片到达cDNA释放阶段，需要8～9个小时，这期间实验人员一刻都不能松懈。
“芯片到达cDNA释放阶段3个小时后，纯化组第一部分工作的同事就要上线了。纯化工作的时间从傍晚开始，两轮实验结束，往往要到凌晨一两点钟。而到第二天早上，负责纯化工作第二部分的同事再继续后续的操作。一轮实验从切片开始到纯化工作全部结束，需要30多个人在一天半内接力完成。”李超说。
猕猴大脑皮层细胞类型及基因表达数据库
为在实验中能拿到稳定结果，整个团队在实验开始前都经过了近一个月的培训、练习和压力测试。“大家都抱着一个信念，熟练一些，再熟练一些，不要因为自己的工作失误造成整张芯片实验的瑕疵。“李超说。
从早到晚，几十个人配合着实验。几平方米大小的切片室里，七八个人各司其职；显微扫描室里，4台显微镜紧张地扫描着；楼道里，十几个手拿芯片的实验人员不停地在实验室间穿梭。
“在项目数据分析过程中，分析团队经过上百种不同分析方法的尝试和迭代。为能在预定时间内完成分析工作，团队成员数不清多少次工作到凌晨。”中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心李澄宇研究员说。
来源 健康报记者 王潇雨 2023年7月14日
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