Predicting the functional states of human iPSC-derived neurons with single-cell RNA-seq and electrophysiology.
Predicting the functional states of human iPSC-derived neurons with single-cell RNA-seq and electrophysiology.
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DOI：
10.1038/mp.2016.158
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发表时间：
2016-11
影响因子：
11
通讯作者：
Gage, F. H.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bardy, C.;van den Hurk, M.;Kakaradov, B.;Erwin, J. A.;Jaeger, B. N.;Hernandez, R. V.;Eames, T.;Paucar, A. A.;Gorris, M.;Marchand, C.;Jappelli, R.;Barron, J.;Bryant, A. K.;Kellogg, M.;Lasken, R. S.;Rutten, B. P. F.;Steinbusch, H. W. M.;Yeo, G. W.;Gage, F. H.
来自多能干细胞的人类神经祖细胞以不均匀的速率发育成电生理活性神经元，这可能会混淆神经病学和精神病学中与疾病相关的发现。通过结合膜片钳，形态学和转录组分析单个人神经元在体外，我们定义了一个连续的分化神经元的差到高功能的电生理状态。动作电位，突触活动，树突的复杂性和基因表达之间的强相关性突出了分离功能相当的神经元的脑疾病的体外研究的方法的重要性。虽然全细胞电生理学是功能评估的金标准，但它往往缺乏疾病建模研究所需的可扩展性。在这里，我们展示了一种多模态机器学习策略，以识别新的分子特征，这些特征可以预测单个神经元的生理状态，而不依赖于在体外花费的时间。作为概念的进一步证明，我们选择了本研究中鉴定的潜在神经生理学生物标志物之一-GDAP 1 L1-以在体外分离高功能的活的人类神经元。
Human neural progenitors derived from pluripotent stem cells develop into electrophysiologically active neurons at heterogeneous rates, which can confound disease-relevant discoveries in neurology and psychiatry. By combining patch clamping, morphological and transcriptome analysis on single human neurons in vitro, we defined a continuum of poor to highly functional electrophysiological states of differentiated neurons. The strong correlations between action potentials, synaptic activity, dendritic complexity and gene expression highlight the importance of methods for isolating functionally comparable neurons for in vitro investigations of brain disorders. While whole-cell electrophysiology is the gold standard for functional evaluation, it often lacks the scalability required for disease modeling studies. Here, we demonstrate a multimodal machine-learning strategy to identify new molecular features that predict the physiological states of single neurons, independently of the time spent in vitro. As further proof of concept, we selected one of the potential neurophysiological biomarkers identified in this study – GDAP1L1 – to isolate highly functional live human neurons in vitro.
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影响因子：
46.9
作者：
Fuzik J;Zeisel A;Máté Z;Calvigioni D;Yanagawa Y;Szabó G;Linnarsson S;Harkany T
通讯作者：
Harkany T
影响因子：
3.7
作者：
Druckmann, Shaul;Hill, Sean;Segev, Idan
通讯作者：
Segev, Idan
影响因子：
64.5
作者：
Dolmetsch R;Geschwind DH
通讯作者：
Geschwind DH
影响因子：
--
作者：
Boyer, Leah F;Campbell, Benjamin;Gage, Fred H
通讯作者：
Gage, Fred H
影响因子：
46.9
作者：
Cadwell CR;Palasantza A;Jiang X;Berens P;Deng Q;Yilmaz M;Reimer J;Shen S;Bethge M;Tolias KF;Sandberg R;Tolias AS
通讯作者：
Tolias AS