今天小優為大家帶來神經領域研究中單細胞多組學技術的應用案例，同時為大家提供了從基因、蛋白、組織到細胞的多維度實驗思路。
基因分析
一、Nature Communications:發現阿爾茨海默病潛在治療靶點
阿爾茨海默病(AD)的脂質異常是人們了解最少的。本文研究了脂肪酸去飽和的關鍵調節因子硬脂酰輔酶A去飽和酶(SCD)在AD發病機制中的作用。發現在AD的3xTg小鼠模型中，抑制大腦SCD活性1個月改變了海馬中與AD相關的核心轉錄組通路，并同時恢復了海馬功能的重要組成部分，包括樹突刺和結構、即時早期基因表達以及學習和記憶本身。此外，SCD抑制小膠質細胞的激活。這些數據表明，腦脂肪酸代謝將AD基因與下游的免疫、突觸和功能損傷聯系起來，表明SCD是AD治療的潛在靶點。
為了更好地了解早期有癥狀的3xTg海馬體的遺傳狀態，研究者對8個月大的雌性野生小鼠和3xTg小鼠進行了全海馬bulk RNA測序及單細胞RNA測序。
小膠質細胞僅占海馬細胞的5-10%，存在于多種細胞狀態，對組織加工應激高度敏感，因此在其原生環境下研究具有挑戰性。研究者使用溫和的、基于微孔的BD Rhapsody單細胞系統，以最大限度地提高細胞活力和產量。
二、在Aβ淀粉樣變小鼠模型中，Abi3基因位點缺失加重阿爾茨海默病的神經病理特征
最近，在大規模的人類遺傳學研究中，發現了與阿爾茨海默病(AD)風險增加有關的ABI3基因的罕見編碼變異。然而，ABI3參與AD發病機制的途徑尚不清楚。為了解決這個問題，我們確定了ABI3功能的喪失是否會影響5XFAD小鼠模型中AD的病理特征。我們證明，Abi3位點的缺失顯著增加了淀粉樣蛋白(Aβ)的積累，并減少了斑塊周圍小膠質細胞的聚集。此外，在5XFAD的Abi3敲除(Abi3- /-)小鼠中，長期增強作用受損。此外，我們使用單細胞RNA測序方法發現Abi3- /-小鼠中小膠質細胞亞群的比例發生了顯著變化。機制研究表明，Abi3基因在小膠質細胞中被敲除會損害細胞的遷移和吞噬功能。總之，我們的研究首次提供了體內功能證據，證明ABI3功能喪失可能通過影響Aβ積累和神經炎癥增加AD發展的風險。
三、神經元研究: FGF21激素在大腦中起到抑制糖分攝入和調控甜味偏好的重要作用
蛋白分析
一、《Nature》星形細胞白細胞介素-3編程小膠質細胞并限制阿爾茨海默病
哈佛醫學院研究團隊在人類和小鼠中發現，星形膠質細胞來源的白細胞介素-3（IL-3）對小膠質細胞進行編程以改善AD的病理學。在識別出Aβ沉積后，小膠質細胞增加其IL-3Rα的表達——IL-3的特異性受體（也稱為CD123）——使其對IL-3產生反應。星形膠質細胞組成性地產生IL-3，其誘導小膠質細胞的轉錄、形態和功能編程，從而賦予它們急性免疫反應程序、增強的運動性以及聚集和清除Aβ和tau聚集體的能力。這些變化限制了AD的病理學和認知能力的下降。
通過MSD多陣列電化學發光分析試劑盒同時測量培養基中Aβ38、Aβ40和Aβ42的水平，并檢測10種人趨化因子的相對表達，研究發現IL-3是星形膠質細胞-小膠質細胞相互作用的關鍵介質，也是AD治療干預的一個節點。
二、神經重磅標志物：GFAP
GFAP是膠質纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein）的英文簡稱，是星形膠質細胞活化的標志物。膠質纖維酸性蛋白。神經膠質纖維酸性蛋白(GFAP)是一種Ⅲ型中間絲狀蛋白，以單體形式存在。星形膠質細胞增生往往伴隨膠質纖維酸性蛋白GFAP的表達增加。因此，GFAP可作為中樞神經系統損傷時星形膠質細胞增生的生物標志物。最近，對血液中GFAP濃度的分析已經證明，血漿GFAP可區分阿爾茲海默癥不同階段。
文章同款技術:
MSD是第三代免疫分析技術，基于電化學發光的原理，只需要25uL樣本即可一次性檢測10個指標，具有fg/mL的檢測靈敏度，比pg/mL靈敏度提高1000倍，4-5log檢測范圍，在神經疾病研究中，尤其對于腦脊液等珍貴樣本，可以實現25uL樣本同時檢測Aβ38、Aβ40和Aβ42。
人pTau181檢測，檢測范圍可達77 - 990,000 fg/mL
人Tau (total)檢測靈敏度可達12 - 90,000 fg/mL
人GFAP檢測范圍可達330 - 2,300,000 fg/mL
組織分析
一、對于小膠質細胞激活檢測
暴露于神經毒性藥物會導致炎癥反應，如激活的小膠質細胞。檢測活化的小膠質細胞對于了解化合物的毒性是至關重要的。HALO Microglial Activation可檢測小膠質細胞、細胞體及其過程，并最終報告激活的小膠質細胞數量、失活的小膠質細胞的數量以及檢測到的陰性（非小膠質）細胞的數量。
HALO 定量分析小膠質細胞的激活狀態。（左：小膠質細胞-棕色；右：激活小膠質細胞的細胞體-紅色，未激活或休眠的小膠質細胞-綠色）
文章同款技術:
HALO是專業的病理圖像處理及分析軟件，具有簡單易用的操作界面，快速的分析速度及高通量的工作流程，為數字病理的全組織切片分析提供逐個細胞/對象的精準數據結果。針對H&E、免疫組織化學、免疫熒光、原位雜交、熒光原位雜交、TMA 組織芯片以及特殊染色等數字病理切片，HALO數字病理圖像分析平臺提供組織分型、區域面積定量、細胞（胞核/膜/漿免疫標記物標記）定量、細胞及組織特征的空間分布分析。
細胞層面
Lonza核轉染技術
電轉通常需要細胞處于懸浮狀態進行轉染。Lonza 4D NucleofectorTM Y 模塊為客戶提供了更多的選擇，直接在細胞貼壁狀態下進行電轉。尤其適用于原代培養神經元，可以用Y模塊轉染而不影響其功能，效率高達70%
