理解成人人類神經發生

發育生物學和再生醫學的核心挑戰之一是理解細胞的起源，尤其是人腦中新的神經元。幾十年來，人們一直認為神經元形成（神經發生）只發生在胚胎階段，出生后就會停止。然而，越來越多的有力證據，包括來自瑪爾塔·帕特林尼博士在喬納斯·弗里森實驗室的研究發現，已經證實了成人人類大腦中存在神經發生——這一過程被稱為成人神經發生。

成人人類神經發生在海馬體中發生，涉及干細胞分裂成神經前體細胞，然后這些神經前體細胞隨后發育成神經元。這一發現引發了許多關于神經干細胞/神經前體細胞的身份和它們周轉率的問題，其中一些問題瑪爾塔的研究組已經能夠使用激光顯微切割（LMD）來解答。

在單細胞水平研究復雜系統

當瑪爾塔加入喬納斯·弗里森實驗室時，他們的目標是理解從干細胞到成人樣本中成熟神經元的亞型分化。當時，單細胞基因組學正逐漸興起，他們的實驗室是首批與其他測序實驗室合作采用單細胞技術的實驗室之一。

由于研究像人腦這樣的復雜系統會非常具有挑戰性，團隊希望測試使用單細胞基因組學流程來定義人類細胞譜系追蹤（從干細胞到成熟神經元）的方法，因為已知單個細胞中體細胞變異的分布可以反映系統發育軌跡。該團隊意識到，一個重要的原理證明可以是追溯初級成纖維細胞系的分裂。這時，他們轉向了徠卡顯微系統公司的LMD系統，該系統將在這一研究中發揮重要作用。

LMD的關鍵作用

在一項發表于《基因組生物學》（Genome Biology）的顯著實驗中，成纖維細胞在LMD系統的金屬框架上生長。細胞被允許附著，并通過時間延遲成像記錄其分裂。通過這種方式，研究團隊成功捕獲了分裂后的子細胞，并利用LMD技術進行了收集。為了分析這些單細胞的DNA序列數據，研究團隊采用了一種他們開發的生物信息學工具，以非監督的方式識別了體細胞中的突變。這一實驗展示了將單細胞基因組學與LMD系統相結合的強大功能，這對于構建細胞流程、追蹤細胞譜系以及深入了解成人神經發生至關重要。

LMD的當前和未來前景

瑪爾塔稱自己是LMD系統的“忠實粉絲”，尤其對其在單細胞水平上工作的能力印象深刻，這對她的團隊在神經發生不同階段捕獲單個細胞至關重要。他們與部門內的其他研究人員共享LMD系統，并近期注意到該系統在蛋白質組學研究中的應用興趣激增。

未來應用：蛋白質組學和空間生物學

展望未來，瑪爾塔認為LMD系統在蛋白質組學中扮演著重要角色，尤其是與質譜技術結合使用時。她觀察到，使用LMD進行蛋白質組學研究也可能是她的團隊在定義健康和疾病樣本中細胞功能和異質性方面的下一步。這將與他們對精準醫學的興趣和目標保持一致。意識到空間生物學的發展趨勢，瑪爾塔還評論說，LMD系統將在不斷發展的空間蛋白質組學領域中發揮重要作用，為測序提供精確的切片。

參考文獻：

1.Joanna Hård, Ezeddin Al Håkim, Marie Kindblom, Åsa K. Björklund, Ilke Demirci, Marta Paterlini, Pedro Reu, Bengt Sennblad, Erik Borgström, Patrik L. Ståhl, Jakob Michaelsson, Jeff E. Mold, Jonas Frisén. Conbase: a software for unsupervised discovery of clonal somatic mutations in single cells through read phasing. Genome Biol 2019 Apr 1;20(1):68. doi: 10.1186/s13059-019-1673-8.

Leica LMD6 & LMD7激光顯微切割系統

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