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Atlas espacial del sistema nervioso central del ratón en resolución molecular

Hailing Shi ^1,2, Yichun He ^1,3, Yiming Zhou ^1,2

¹Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA, USA.
²Department of Chemistry, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA.
³John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Boston, MA, USA.
⁴Computational and Systems Biology PhD Program, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA.
⁵Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA.
⁶Department of Biology, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA.
⁷Klarman Cell Observatory, Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA, USA.
⁸Department of Chemistry and Chemical Biology, Harvard University, Cambridge, MA, USA.
⁹Stanley Center for Psychiatric Research, Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA, USA.
¹⁰John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Boston, MA, USA. jia_liu@seas.harvard.edu.
¹¹Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA, USA. xwangx@mit.edu.
¹²Department of Chemistry, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA. xwangx@mit.edu.
¹³Stanley Center for Psychiatric Research, Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA, USA. xwangx@mit.edu.

⁰Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA, USA.

Nature +

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27 de septiembre de 2023

Ver abstracta en PubMed

Resumen

Los investigadores mapearon más de un millón de células en el cerebro y la médula espinal del ratón utilizando STARmap PLUS, creando un atlas molecular en 3D. Este atlas espacial de tipo celular revela nuevas arquitecturas cerebrales y ayuda a los estudios de manipulación genética.

Área De La Ciencia

La neurociencia
La genómica
La bioinformática

Sus Antecedentes

Comprender la anatomía y la función del cerebro requiere mapear tipos de células moleculares en 3D.
La secuenciación de ARN de una sola célula perfila los tipos de células, pero carece de datos de organización espacial.

Objetivo Del Estudio

Para crear un atlas molecular 3D de alta resolución del cerebro y la médula espinal de un ratón adulto.
Desarrollar una nomenclatura de tipo celular espacial molecular sistemática.
Integrar la transcriptómica espacial con los atlas existentes para obtener un recurso completo.

Principales Métodos

Se utilizó STARmap PLUS, un método de secuenciación in situ, para perfilar 1.022 genes en 3D con resolución a nanoescala.
Mapeado más de 1,09 millones de células en todo el cerebro de ratón adulto y la médula espinal.
Desarrolló tuberías computacionales para la segmentación celular, el agrupamiento, la anotación y el análisis de nicho espacial.

Principales Resultados

Anotado 230 tipos de células moleculares y 106 regiones de tejidos moleculares.
Identificó nuevas arquitecturas de tejidos más allá de la anatomía cerebral establecida.
Los datos STARmap PLUS integrados con un atlas de secuenciación de ARN de una sola célula para imputar 11.844 genes.
Tropismos virales delineados de la herramienta de administración de transgenes AAV-PHP.eB.

Conclusiones

El estudio proporciona un recurso integral de una sola célula que integra el atlas espacial molecular, la anatomía cerebral y la accesibilidad a la manipulación genética.
Este recurso hace avanzar la comprensión de la organización molecular del sistema nervioso central de los mamíferos.
El atlas desarrollado sirve como base para la futura investigación en neurociencia y el desarrollo terapéutico.