一种新的下一代基于测序的方法提供了对大脑中细胞相互作用的洞察，甚至可以用于发现治疗神经系统疾病的新药。
该方法最近由布罗德研究所和哈佛医学院的研究人员发表，将使用改良狂犬病毒的细胞-细胞相互作用追踪与通过单细胞测序读取的条形码方案结合起来。改良后的病毒用mCherry荧光标记标记它遇到的每个细胞，使它们能够用细胞分选器隔离。
“最终，你得到的是一个单细胞分析数据集，”该研究的通讯作者、哈佛医学院(Harvard Medical School)神经学教授弗朗西斯科·金塔纳(Francisco Quintana)说。“它可以是RNA-seq，也可以是单细胞ATAC-seq(通过测序检测转座酶可达染色质)。但重要的是，它用条形码标注，以跟踪细胞与细胞的相互作用。”
昆塔纳和他的团队在上个月的一篇论文中描述了这种方法，狂犬病条形码相互作用检测随后测序，或称Rabid-seq科学．在这项研究中，他们依靠转基因小鼠，利用Cre-lox基因工程系统，使特定细胞表达病毒的靶蛋白。这使得他们能够专注于星形胶质细胞，这是大脑中的一种胶质细胞，已知在神经信号传递中发挥作用。原则上，感兴趣的细胞类型可以通过在不同细胞中编码病毒受体来调节。
研究人员已经能够应用该方法在多发性硬化症的实验模型中识别药物靶点和候选分子。
＂多年来，我们一直试图了解中枢神经系统的炎症是如何中枢神经系统]是受监管的，”金塔纳说。他的实验室特别关注中枢神经系统“常驻”细胞，包括神经胶质细胞。他说，细胞之间的相互作用是这些细胞在神经疾病中的关键活动，而Rabid-seq是一种以更公正的方式研究它们的尝试。
使用改良的狂犬病毒来研究大脑中的神经元相互作用并不新鲜，但以前的方法需要显微镜。昆塔纳说，这些方法“吞吐量不高，信息深度不高”。
在这项研究中，研究人员使用了Smart-seq但现在已经过渡到使用10x Genomics的Chromium平台。
在论文中描述的概念验证研究中，研究人员使用Rabid-seq来识别药物靶点，筛选针对该靶点的药物，并确定化合物的作用机制。
在患有实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)的小鼠中，研究人员观察了与疾病病理相关的星形胶质细胞亚群及其与小胶质细胞的相互作用。利用Rabid-seq生成的转录组数据，他们将注意力集中在一组信号蛋白上，这些蛋白介导细胞之间的相互作用并促进EAE病理。
其中一种蛋白，Ephrin-B3，是一种含有酪氨酸激酶结构域的受体，可以被穿透中枢神经系统的小分子激酶抑制剂干扰，并改善疾病模型中的EAE。
在用这种小分子处理的细胞上使用Rabid-seq表明，它通过调节线粒体功能起作用。Quintana说:“使用Rabid-seq不仅可以识别细胞-细胞相互作用机制和治疗干预的靶点，还可以了解药物的作用机制，这突出了它的潜力。”
该方法还可以与表观遗传分析配对，以了解细胞相互作用网络如何影响表观遗传调控模式。金塔纳说，它也不一定仅限于在大脑中使用，但可以应用于身体其他部位的中枢神经系统细胞，如肠道，或研究中枢神经系统外其他器官的炎症。
＂我们正在积极考虑授权(IP)和围绕Rabid-seq成立一家公司。研究人员已经为他们的条形码方案申请了临时专利。金塔纳之前创立过一家初创公司:波士顿地区的治疗公司AnTolRx。
与此同时，他的实验室正致力于将Rabid-seq与原位转录组学方法，特别是多重误差稳健荧光法原位杂交,或MERFISH由哈佛大学的庄晓伟团队开发。
他们还在研究一种不需要转基因动物的方法，这样就可以用于野生型小鼠、人类组织样本和非人灵长类动物模型系统。