AHBA|帶你了解如何採集全腦基因表達數據

2021-03-02 懶麻蛇

Allen Human Brain Atlas (AHBA) 是一個整合了大腦基因表達的多模態人腦圖集，為研究者提供了免費的可視化和數據挖掘資源，使研究人員能夠發現結構，功能和分子生物學之間的聯繫，並闡明正常和疾病狀態下人腦的功能。簡單的說就是它可以告訴你某個基因在大腦的某個區域表達的水平是多少。

幾年前偶然知道了AHBA，當時用的是alleninf做brain map和gene expression的相關，在隨後的python課程中選擇AHBA做了一個關於使用API的中期項目，還做過兩個青銅級別的研究項目，其中一個將任務態功能連接結果和多巴胺受體基因(DRD1和DRD2)表達做了相關，有一些有意思的結果，如下。

現在AHBA受到越來越多Neuroimage領域研究的青睞，如果繪製一個使用AHBA發文曲線的話，也許是這樣的：

使用AHBA做數據分析和發文章也是有段位之分的，如何使用他們提供的API獲得基因數據以及各個段位的研究思（tao）路，會在以後的文章中做總結。在開始使用AHBA的Microarray數據之前，我們可以先來簡單了解一下，全腦的gene expression是如何採集的。內容根據Allan所長的TED演講整理，技術細節還是需要參照文獻和官方的說明文檔。


尋找捐獻者，對大腦的要求是

24小時內自然死亡

源於20到60歲正常人

沒有大腦傷    

沒有有精神病史

做毒性檢查確保他們沒有藥物濫用歷史

首先做的是掃描結構像包括T1和DTI

將大腦從顱骨中取出

切成一釐米左右的切片然後冷凍運輸到西雅圖

再將其切成薄片，製作成顯微鏡切片

隨後進行染色和數位化，獲取全腦的組織學信息

專家根據被染色的細胞聚集的情況找到組織的邊界，作為隨後定位和分割的解剖參考

使它可以放在一個更小的低溫恆溫器上，切成20微米的厚度的薄片。‍

染色

使用雷射將選定的區域切下來。

從切下來的腦組織中提取出RNA, 做螢光標記，使用DNA Microarray測量每個基因表達的水平。每個綠點代表了玻璃片上的一個人類基因組，包括了25000個不同的基因。

一個大腦差不多有1000多份以上的樣本，反覆進行測量。

（Hawrylycz., et al. 2012)就這樣，2-3年時間採集了6個人的數據，得到了現在研究者在使用的AHBA。雖然時隔多年，仍然覺得是一項非常了不起的工作，而這只不過是Allen Institute for Brain Science眾多開源數據中的一個。

這個研究所在西雅圖，由保羅·艾倫捐助成立的，快打開網頁去了解一下他的傳奇人生。

本文及用圖整理自：

1. A Map of the Brain: Allan Jones at TEDxCaltech

https://www.youtube.com/watch?v=XBcPFhg0BC8&t=509s

由於公眾號限制，無法上傳更多的動圖，推薦觀看這個大概15分鐘TED演講，有中文字幕~ 

2. Hawrylycz, M. J., Lein, E. S., Guillozet-Bongaarts, A. L., Shen, E. H., Ng, L., Miller, J. A., ... & Abajian, C. (2012). An anatomically comprehensive atlas of the adult human brain transcriptome. Nature, 489(7416), 391-399.


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