NeuroRadio

By NeuroRadioScience Life Sciences

NeuroRadio episodes

March 30, 2021#5 Mapping the spatial transcriptomics
10000種類以上のmRNAをsubcellular resolutionで解析できそうなSpatial transcriptomicsの手法について、５つの原理に分けて簡単にレビュー。
Show Notes:
1. RNAのcDNAを環状にして増幅、SOLiDでin situ sequencing
Highly Multiplexed Subcellular RNA Sequencing in Situ...FISSEQ。George Churchラボ。

Rolling Circle Amplification...環状にした一本鎖DNAテンプレートに対して一方向にポリメラーゼで増幅をかけ、何周もさせることにより、巨大なアンプリコンを作成する手法

Next Gen SOLiD DNA Sequencing Method Explained...SOLiDの原理説明動画。In Situ Sequencingの文脈で関連があるのは 5:18~。

Expansion sequencing: Spatially precise in situ transcriptomics in intact biological systems...Boyden+Churchラボ。UntargetedとTargetedの２種類があるが、前者はFISSEQ+ExM。後者は次の原理を利用。

Expansion microscopy...サンプルを大きくすることにより実効的な解像度を上げる手法
2. Padlock ProbeでｍRNAとDNAバーコードを対応付けてin situ sequencing
Padlock Probe...末端の配列が、隣接する標的配列を持つオリゴヌクレオチド。標的配列にハイブリダイゼーションすると"ブリッジ"するような形になり、ライゲーションによって環状化できる。

In situ sequencing for RNA analysis in preserved tissue and cells...Padlock Probeを作ったMats Nillsonたちによるin situ sequencing

Three-dimensional intact-tissue sequencing of single-cell transcriptional states...DeisserothラボのSTARmap。PadlockやSOLiDについて改良。

High-Throughput Mapping of Long-Range Neuronal Projection Using In Situ Sequencing...BARseq。Zadorラボ。MAPseqによって既に細胞に発現させているRNAのバーコードをpadlockに取り込み、増幅。内在性のmRNAも一緒に読める。

MAPseq...ある領域のニューロンをRNAバーコーディングし、投射先の組織からシーケンシングすることによって、個々の細胞の投射パターンを一挙に調べる手法。
3. 最初にhybridizeするプローブにバーコードの組み合わせを持たせ、更にバーコードに対するhybridizationを複数回行う
Researchat #54...同じく生物学系ポッドキャスト。SeqFISH, MERFISHあたりの技術がわかりやすく解説されている。

Spatially resolved, highly multiplexed RNA profiling in single cells...MERFISH。Xiaowei Zhuangラボ。

Transcriptome-scale super-resolved imaging in tissues by RNA seqFISH...seqFISH plus。Long Caiラボ。訂正：分離できるのは60C4個ではなく３×20^(4-1)個。

smFISH...一つのmRNAに対して何個もハイブリダイズプローブを結合させることによりシグナル増幅を行う手法
4. 座標ごとにバーコードをつけたスライドガラスに組織を貼り付ける
Visualization and analysis of gene expression in tissue sections by spatial transcriptomics...Spatial Transcriptomics. Frisenラボ。

Slide-seq...Fei Chen+Macosko。Drop-seqの技術を応用。解像度10 um。
5. mRNA同士の近さをDNAで記録し、距離行列を次元削減
Researchat #16...DNA microscopy回。

DNA Microscopy: Optics-free Spatio-genetic Imaging by a Stand-Alone Chemical Reaction...Regev, Zhangラボ。Overhang PCRでmRNAの距離情報をPCR産物として記録。

A DNA nanoscope via auto-cycling proximity recording...DNA nanoscope。Yinラボ。Auto-cling proximity recordingを利用。

Nature Reviews drug discoveryによる直近のAviv Regevのインタビュー記事。
その他
EASI-FISH..,見られるmRNAの数に限りはあるが、300 um厚の切片に適用可能。
Editorial Notes:
一般にSpatial Transcriptomicsというと、マイクロダイセクションをベースとしたものや、scRNAseqのデータから座標をcomputationalに推定する、という方法も含みます。今回は１細胞解像度を担保できなさそう、ってことで割愛（宮脇）

当初このネタでポッドキャストをキックオフしようかと思っていましたが、直前にresearchatパイセンの#54を発見し、あまりにもコンセプトが被っていてかつわかりやすかったので、神経科学への応用に寄せて寄せて無事お披露目となりました汗(萩原)
58 min
March 24, 2021 #4 What is cell-type? – Transcriptome meets neurophysiology
ニューロンの細胞種はどう定義されるのか？萩原が in vivo Caイメージングとspatial transcriptomicsを組み合わせた研究２報を紹介しながら議論。トランスクリプトーム回の前編。

Show Notes:

・Dense Functional and Molecular Readout of a Circuit Hub in Sensory Cortex...今回メインで話題にした論文その１。CRACK: Comprehensive Readout of Activity and Cell Type Markers. (Jerry Chenラボ)
・Behavioral state coding by molecularly defined paraventricular hypothalamic cell type ensembles...今回メインで話題にした論文その２。CaRMA: Calcium and RNA multiplexed activity (Scott Sternsonラボ)
・Allen Institute for Brain Science...ポール・アレンの寄付によるシアトルにある研究所。脳のアトラス・マップ等のデータベース作り、Aiシリーズのマウスライン作りを中心に大規模リソースの提供を行っている。
・Genetic Dissection of Neural Circuits...神経回路理解への遺伝学的アプローチのレビュー。Luo, Callaway, Svobodaらの2008年時点での見解。細胞種とは何か、という議論も。
・Genetic Dissection of Neural Circuits: A Decade of Progress...同著者らによる2018年時点での10年間の振り返りと未来への展望。
・t-type...遺伝子発現(transcriptome)により定義される神経細胞の細胞種 (by Allen)
・me-type...形態および電気生理的性質(morpho-electric)により定義される神経細胞の細胞種 (by Allen)
・生理研のKawaguchi, Kubota, Kondoらによる細胞種分類の先駆け的な仕事。1, 2, 3
・Integrated Morphoelectric and Transcriptomic Classification of Cortical GABAergic Cells...Allen InstituteのPatch-seq論文。大量の抑制性ニューロンについてmet-typeの分類を試みた。
・Phenotypic variation of transcriptomic cell types in mouse motor cortex...上とペアになるToliasらのPatch-seq論文。M1の興奮性/抑制性ニューロンについて。
・Spatial Transcriptomes...様々な種類のmRNAの空間局在を見る手法
・HCR v3...Hybridization chain reactionの略。FISHシグナル増幅手法の一種。v3はコンポーネント数が増えておりSN比が高い
・Janelia...HHMIによる研究所。各ラボのサイズを小さく保ち、プラットフォーム・プロジェクト・コアファシリティに重点を置く実験的・革新的な研究所。ハエの遺伝学およびGCaMPのアップデート等のリソース提供による分野への貢献も大きい。
・RNAscope...FISHシグナル増幅手法の一種。Z型のプローブを用いるのが特徴。
・GRINレンズ...視床など脳深部からCaイメージングをする際、脳へのダメージを最小限にするために脳表から刺入する内視鏡のこと。
・Sensory coding mechanisms revealed by optical tagging of physiologically defined neuronal types...GCaMP-2A-PAmCherry (photoactivatable mCherry) 発現->Caイメージング->局所的な光照射によるsingle-cell解像度でのPAmCherryのphotoactivation-> FACS -> RNAseqにより、ex vivoカルシウムイメージングの結果を受けて特定の細胞種を標識し、その遺伝子発現プロファイルを調べる手法を作成。(Tim Holyラボ)
・RecV recombinase system for in vivo targeted optogenomic modifications of single cells or cell populations...光で会合するタンパク質VVDとsplit-Creを結合し、光照射によって活性を持つリコンビナーゼを作った論文。in vivo, 2photon刺激でも動いていそう。(Ali CetinらAllen, Stanford)
・Allenによるenhancerを利用したsubclassへのgenetic accessとAAVの作成。Creラインが要らなくなる日も近いか。
・HongKui Zeng's #WWNDev Forum on March 11th 2021...HongKui Zengによる最新のAllen Insituteのshowcase。1時間のトークに現状の全てがいっぱいに詰め込まれていてThe answer感漂う仕上がり。

Editorial Notes:
・FISHプローブ剥がすのって比較的容易にできるんですね（宮脇）
・XXX-seqという手法が大量に出てくるのですが、どうもXXXスィークと流暢に言えずXXXセックと呼んでしまうのをやめたい。'下ネタ言おうとして踏みとどまったおじさん'みたいに見えてないか心配です(嘘) 尚、宮脇さんは'sick'と言いがちですが、病気なのか、あるいは"ヤバい"というポジティブなニュアンスを今風に付加しているのかは謎 (萩原)
1 hr 15 min
March 08, 2021#3 Covid19 dominates everything
パンデミックの影響に関して雑談。ヨーロッパでロックダウンの影響をもろに受けた萩原と、パンデミック下にオンラインポスドクインタビュー・ボストン留学開始を経験した宮脇がそれぞれ雑感を話しています。
Show notes:
Salary Cap, Stipends, & Training Funds...米ポスドクの賃金目安

OIST...沖縄科学技術大学院大学のこと

Maruichi...ボストンの日本食材スーパー
Editorial notes:
早くワクチンが行き届いて、少しでも早く以前の日常に近い日々が戻るといいのですが。ちなみにinterviewをしたのは2019年ではなく、2020年1月の間違い...。萩原

リポフェクションやアデノウイルスの打ち込み、される側になるとは思ってもみませんでした。宮脇
28 min
March 08, 2021#2 The grid cells are a torus
論文紹介#1。"グリッド細胞の集合的な活動がドーナツ型になる" ことを示したプレプリントについて話しています。

Show notes
グリッド細胞...内側嗅内皮質（MEC）にあるニューロンで、動物がいる場所に反応して活動する。一つの細胞が反応する場所は規則的に並んでおり、平行四辺形の格子（グリッド）の格子点に一致するのが特徴。

トーラス...ドーナツ（の表面）の形。

アトラクター・ネットワーク...時間に依存して状態を変化させるシステム（例：相互に結合するニューロンの活動）のうち、あるいくつかの特定の状態に落ち着く性質を持つもの。

コンティニュアス・アトラクター・ネットワーク...アトラクター・ネットワークの一種で、収束した状態を取るが、ある収束した状態から、それに近い別の収束状態へと遷移していく性質を持つもの。

Neuropixels...生きた動物の脳から神経細胞の電気的な活動（細胞外電位）を記録できる電極。1000, あるいは5000以上という大量の記録部位を持つ。

次元削減...大量の神経細胞の活動の時系列データは即ち "（神経細胞の個数）次元のデータ"だが、３次元以上のデータがもつ特徴を人間が直観的に認識するのは難しい。次元削減は、高次元のデータを、その特徴を保ったまま低次元データに置き換える手法。

Toroidal topology of population activity in grid cells...今回話題にした論文

本年度のノーベル生理学・医学賞の解説...場所細胞・グリッド細胞の解説

海馬体-嗅内皮質における空間認知システム...グリッド細胞の日本語レビュー

Path integration and the neural basis of the 'cognitive map'...空間を表現する Continuous Attractive Network がトーラスになる理由など

The entorhinal grid map is discretized...グリッド細胞のモジュール性を報告した論文

Neuropixels 2.0: A miniaturized high-density probe for stable, long-term brain recordings...最新版Neuropixelsに関するプレプリント

UMAP Uniform Manifold Approximation and Projection for Dimension Reduction | SciPy 2018 |...著者によるUMAPの解説

「柔らかいトポロジーの穴から眺める世界」...トポロジーの専門家、平岡裕章先生によるトポロジー講義

Editorial notes
いきなりややマニアックな内容でしたが、圧倒的な論文で楽しかったです。宮脇さんがかなりちゃんと準備してきてくれたので今後の論文紹介回のハードルが...僕はここから徐々に下げていきます。ジェンダーニュートラルな表現を心がけてはいるのですが、「元妻」という響きはなんとなくエグいので「元奥さん」と言っていますが特に他意はないです。萩原

マサチューセッツ州のドーナツ市場はダンキンドーナツ一強です。フレンチクルーラーやポンデリングも食べたいです。宮脇
52 min
March 08, 2021#1 Reading journals similarly to weekly comics
ポッドキャスト紹介回として、主にポッドキャストを始めた動機に関して２人で話しました。今後予定しているコンテンツ、等

Show notes:
Friedrich Miescher Institute...スイスのバーゼルにある研究機関。神経科学、定量生物学、エピジェネティクス等の研究に注力。

Wyss Insititute...アメリカのボストンにある研究機関。生命科学にインスパイアされたものづくりと、それを基にした起業支援に注力。

Rebuild...ウェブ開発、プログラミング、モバイル、ガジェットなどにフォーカスしたテクノロジー系ポッドキャスト。

Dissect...有名な洋楽アルバムについて、１曲ずつその音楽的な工夫や詞の背景などを解説するポッドキャスト。

バイリンガルニュース...日本語と英語でニュースを紹介した後、マイケルは英語でマミは日本語でバイリンガル形式でコメントするポッドキャスト。
etwas luminous Fluxus...萩原のやっているバンド。ちょうスローペースで活動中。

Editorial notes:
硬さはそのうち取れていく、はず…。はず…。宮脇

100回くらいやってれば慣れそう(遠い目)。ちなみにジングルは素材をShinji Kuriyama(from etwas luminous Fluxus)に提供してもらって作りました。　萩原
19 min