Nature| TissueFAXS Q+助力灵长类动物中间神经元的新发现

大约9000万年前有着共同祖先的灵长类动物和啮齿类动物，现如今在行为和认知能力上表现出极大的差异，而差异的细胞基础仍是未知的。

中间神经元

2020年，来自哈佛医学院遗传学系的Steven A. McCarroll课题组和Fenna M. Kriene课题组在Nature杂志上合作发表文章。

作者检测了来自灵长类动物，啮齿动物和鼬鼠的同源大脑区域共188776个中间神经元的RNA表达情况的关键差异，这些差异都集中在一种称为中间神经元（interneuron）的神经元上。而且，他们只在灵长类动物中发现了一种新的中间神经元类型，这种类型的中间神经元位于大脑中与亨廷顿病和潜在的精神分裂症有关的纹状体中。

首先，利用单核RNA-seq检测来自人类、猕猴、狨猴、小鼠和雪貂五个物种的新皮层，海马体和纹状体结构分离出的脑细胞核中的RNA表达情况。为了评估物种之间区分中间神经元类型的基因表达变异模式的程度，作者比较了每个物种内四种主要中间神经元类型（PVALB+，SST+，LAMP5+和VIP+）的全基因组RNA表达模式。

 

基因表达的空间模式，包括宏观梯度以及初级和高级新皮层区域之间的差异，在发育过程中参与新皮层区域的布局并持续到成年。为评估中间神经元是否在其最终迁移至的新皮层位置存在局部特化，作者研究在PFC和V1之间差异表达的基因在其他区域的表达方式，并揭示rDEGs表达与采样区域的前后位置密切相关，且通过单分子荧光原位杂交（smFISH）分析再次验证整个狨猴新皮层中PVALB+中间神经元中ASS1和CRYM基因也存在空间分级表达。

研究结果可能帮助科学家们选择最好地模拟与这些疾病有关的人类大脑特征的实验室模型，从而有助于加快对神经精神疾病的原因和治疗方法的研究。

实验部分

为评估中间神经元是否在其最终迁移至的新皮层位置存在局部特化，利用单分子荧光原位杂交（smFISH）分析再次验证整个狨猴新皮层中PVALB+中间神经元中ASS1和CRYM基因也存在空间分级表达。

利用TissueGnostics公司TissueFAXS SL Q+ 2D/ 3D全景组织细胞成像定量分析系统对如下smFISH标记大脑皮层样本进行全景成像及StrataQuest组织流式定量分析。StrataQuest提供大量原始数据进行支撑后，对该数据进行进一步生物信息数据挖掘。

 

TissueFAXS Q+2D/ 3D全景组织细胞成像定量分析系统技术特点：

1. 针对较厚组织样本可采用高速共聚焦成像模式，在全景水平快速获得组织中某一焦面的高清晰图像。（eg. 20X，350个FOV，4通道的成像时间8.5mins）

2. 采用多通道独立LED光源模块，针对较厚组织样本的Z轴多层扫描在保证荧光激发效果的基础上，避免了热光源光毒性对样本荧光信号淬灭的影响。

3. 支持TG高通量上样器，120张标准组织切片/60张双倍尺寸组织切片。

4. 支持63X，100X油镜全景成像。

01

StrataQuest专业级组织流式定量分析平台通过DAPI通道对细胞核进行识别，随后根据细胞质的形态和染色强度对核周细胞质范围进行圈定，并排除了人为的杂质信号。在进行统计之前，通过人工校验的方法删除了较大的杂质数据，每个通道选择了20个参数（包含形态学参数）进行数据获取。

02

Fig.1 顶部和中部，smFISH for VIP and NKX2-1。箭头指出为共表达基因。底部，TAC3和PVALB标记的smFISH标识非重叠区域（7 years 狨猴）。

Fig.2 IQGAP2，PVALB和VIP三重smFISH标记的小鼠样本和猕猴样本。箭头指出部分为IQGAP2+PVALB+或者IQGAP2+VIP+双阳性区域。

smFISH实验验证PVALB +中间神经元的表达

a， 猕猴大脑皮层样本的PVALB和ASS1（左）或CRYM（右）染色样本。三个成像区域的细胞分布（顶部图像圈出的蓝色框）。

b， 顶部为a中的三个蓝色框的PVALB +和双阳性中间神经元的空间分布。底部为单阳性（PVALB +）和双阳性（PVALB + ASS1 +或PVALB + CRYM +）细胞的比例分布。

C b中每个标记基因的平均强度。