包括的ニューロンプロファイリングを実現(Chinese Scientists Achieve Comprehensive Neuron Profiling)

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2026-06-22 中国科学院(CAS)

中国科学院の研究チームは、単一ニューロンについて「機能」「形態」「遺伝子発現」の3つの情報を同時に取得できる三モード統合解析プラットフォーム「IMC」を開発した。この成果は学術誌『Cell』に掲載された。従来、ニューロンの活動特性、神経回路内での構造、遺伝子発現状態を同一細胞から総合的に取得することは困難だった。IMCは、高解像度多相並列二光子顕微鏡と二色拡張蛍光in situハイブリダイゼーション技術を組み合わせることで、組織を切断せずに神経投射を再構築し、同時に細胞内遺伝子分布を解析できる。覚醒マウスを用いた実験では、視覚刺激や顔面運動に対する神経応答をカルシウムイメージングで記録し、その後、同一ニューロンの脳内投射と遺伝子発現を解析した。100個以上のニューロンのデータから、3種類の情報を統合することで神経応答の予測精度が向上することが示された。また、抑制性ニューロンの分子マーカーを持ちながら興奮性ニューロンとして機能する新たな神経細胞サブタイプも発見された。研究は脳回路の理解や神経疾患の解明に向けた重要な基盤技術となる。

<関連情報>

同一ニューロンの遺伝子発現、形態、および活動のマルチモーダルイメージング Multimodal imaging of gene expression, morphology, and activity of the same neuron

Yuchen Zhao (赵钰琛) ∙ Ziqi Shi (石子琦) ∙ Xinglan Liu (刘星兰) ∙ … ∙ Ninglong Xu (徐宁龙) ∙ Shengjin Xu (徐圣进) ∙ Kai Wang (王凯)
Cell  Published:June 18, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.041

Graphical abstract

包括的ニューロンプロファイリングを実現(Chinese Scientists Achieve Comprehensive Neuron Profiling)

Highlights

  • Imaging-based multimodal characterization platform enables trimodal neuronal profiling
  • Subcellular RNA localization correlates with neuronal morphology and function
  • Morphology and transcriptomics are complementary in predicting neuronal function
  • Vglut1+/Vip+ pyramidal tract neurons in medial VISp define a distinct response subtype

Summary

Elucidating the relationships among in vivo activity, brain-wide projection, and gene expression is critical for understanding neuronal functions, but characterizing these modalities for the same neuron remains technically challenging. Here, we developed a trimodal platform combining in vivo Ca2+ imaging, morphological reconstruction of single neurons in cleared whole brains, and post hoc imaging-based in situ transcriptomic profiling in thick brain sections. We applied this platform to the mouse primary visual cortex (VISp) and obtained trimodal profiles for 141 intratelencephalic (IT) and pyramidal tract (PT) neurons. We found that regional axonal arborization, soma location, transcriptomic signatures, and subcellular RNA localization emerged as informative predictors for distinguishing neurons preferentially responsive to different visual stimuli. Importantly, morphological and transcriptomic features are complementary and, when integrated, can better predict neuronal function. Thus, this trimodal platform enables a comprehensive understanding of the relationships among gene expression, morphological diversity, and functional properties of single neurons.

細胞遺伝子工学
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