什么是barcode？在高通量测序中，为了区分多种样品的序列，需要给不同样品加上特定的“标签”，从而可以在后续数据分析时将不同样品数据分开，而这个“标签”就是barcode。barcode是一小段序列，用来区分同一“道”里面的样品。每个样品接一种barcode。简言之，barcode就是测序中混合样品的“身份证”，用于区分不同样品。
绘制不同神经元类型之间的连接，为理解神经环路的结构和功能提供了基础。基于条形码barcode测序的高通量测序技术和低成本的神经解剖学技术具有在细胞分辨率和全脑范围内绘制环路的潜力。
2019年10月17日，冷泉港实验室神经科学家Anthony M. Zador团队在Cell期刊上发表论文标题为“High-Throughput Mapping of Long-Range Neuronal Projection Using In Situ Sequencing”的研究论文，介绍了一种结合MAPseq和细胞条形码原位测序的方法——BARseq (barcoded anatomy resolved by sequencing)，该方法基于RNA条形码的高通量、多路复用，有助于在细胞分辨率上实现解剖学和转录组学的连接，并且有可能发现神经回路的组织原理，例如在小鼠听觉皮层中发现不同的、转录定义的亚型投射。BARseq不仅可以确定神经元的连接方式，还可以确定其基因表达模式和生理活性。
利用BARseq将映射到小鼠听觉皮层11个区域的3579个神经元，证实了投射神经元的三个顶级类别(端脑内(inatalalic) [IT]、锥体束样(pyramid tract-like) [PT-like]和皮质丘脑(corticothalamic) [CT])的层状组织。在深入分析后发现了一种投射类型，这种投射类型几乎完全局限于转录定义的IT神经元亚型。
图1 BARseq用于多通路投射研究
2021年4月23日，哈佛大学神经学系的教授Francisco J. Quintana团队在Science期刊上发表论文标题为“Barcoded viral tracing of single-cell interactions in central nervous system inflammation”的研究论文，作者设计并开发了基于狂犬病病毒-条形码的细胞-细胞相互作用解析技术RABID-seq，狂犬病条形码相互作用检测后测序（rabies barcode interaction detection followed by sequencing, RABID-seq），实现了中枢神经系统炎症背景下的实验性自身免疫性脑脊髓炎EAE和多发性硬化症中细胞间的相互作用。
Rab△G是一种研究细胞相互作用的强大工具，因为它可以靶向于特定的细胞类型，包括星形胶质细胞和其他胶质细胞。为了研究星形胶质细胞的相互作用，作者设计了Rab△G病毒来表达mRNA条形码库（Rab△G-mCherry-BC），通过流式细胞术分离荧光标记的条形码细胞，被标记细胞中转录后的mRNA条形码可以通过scRNA-seq进行分析。用包膜蛋白ENVA包装 Rab△G-mCherry-BC质粒库，它只感染表达EnvA受体和TVA的细胞，从而允许在体内对感兴趣的细胞进行遗传靶向。在GFAP启动子控制表达糖蛋白G和TVA的小鼠中，作者对星形胶质细胞的相互作用细胞组进行了分析，结果显示，RABID-seq可以在单细胞水平上同时识别星形胶质细胞的细胞相互作用以及相互作用转录组特征。
图2 利用RABID-seq重建单细胞转录组学和连接组学
2022年3月16日，耶鲁大学医学院神经生物学系以及细胞与分子生理学系的助理教授常瑞和神经内科学系的助理教授张乐团队在Nature期刊上发表题为“A multidimensional coding architecture of the vagal interoceptive system”的研究论文，为了解析迷走神经元是如何编码来自于不同内脏器官的信号，作者开发了一种新型单细胞测序技术：Projection-seq，用于对复杂的神经回路进行无偏倚、高通量的遗传和解剖的分析。首先，使用分子克隆技术将不同碱基序列的DNA分子条形码 UPB(unique projection barcodes) 引入到逆行示踪的腺相关病毒(AAVrg)中。其次，作者将含有不同DNA分子条形码的AAV病毒同时注射到同一只小鼠的不同器官上，包括肺、心脏、食道、胃、十二指肠、结肠和胰腺。一周后，分离出迷走神经元，进行单细胞测序分析。综合多方面的实验分析显示，迷走神经元能够运用不同的维度编码一个内感受信号最重要的三个特征元素，即内脏器官、组织层次和刺激模态，哺乳动物迷走神经内感受系统的多维编码架构，以实现有效的信号交流。
图3 Projection-seq：复杂的神经回路进行无偏倚、高通量的遗传和解剖的分析
2023年6月8日，美国艾伦脑科学研究所的陈筱寅和麻省理工学院Ian Wickersham研究组等合作在eLife发表研究论文“Rabies virus-based barcoded neuroanatomy resolved by single-cell RNA and in situ sequencing”，验证了携带条形码的狂犬病毒文库在小鼠大脑体内神经通路解析中的可行性，该技术应用了单细胞测序技术和原位测序技术，确定被狂犬病病毒感染细胞的转录组学信息，并区分了来自多个皮层区域的远程投射皮层细胞类型，并确定了具有不同突触连接的细胞类型。RNA条形码可以与两种基于狂犬病毒的追踪方法相结合：1、利用RV逆向标记系统，将编码不同mRNA文库的糖蛋白G缺失的狂犬病毒（RVΔG）注射在大脑不同位置，通过单细胞测序来分析上游病毒感染的细胞所携带的条形码信息，从而来区别该细胞所投射的不同区域；2、利用RV逆向跨单突触系统，基于神经元突触连接网络测序分析，提供关于神经元突触连接的信息，而不仅仅是它们的轴突投射模式。
图4 barcoded rabies多通路逆行标记和单突触示踪模型
同时我们也可提供各类定制服务
请联系小布：18971216876（微信同号）或者咨询所在区域的销售经理获取更多信息。
地址：-
地址：-
