최근 몇 년 동안, 성상 세포 기능에 대한 지식과 그들이 신경 회로와 상호 작용하는 방법이 극적으로 증가했습니다. 성상세포는 가소성^1,2에 영향을 미치고, 신경 손상 후 회복을 돕고, ^3,4를 돕고, 심지어 드노보 뉴런 강화를 유도할 수 있으며, 최근 연구들은 기억 획득 및 보상에서 성상세포의 중요성을 보여주었으며, 이전에는 순전히 신경 기능으로 간주되었다 5,6,7 . 성상세포 연구에 특히 관심을 갖는 특징은 해마 및 기타 뇌 구조^8,9,10에서 독특한 공간 조직을 유지하는 세포의 공간 배열입니다. 세포 소마타 사이에 얽혀있는 뉴런 수상 돌기와는 달리, 해마 성상 세포는 시각적으로 구별 가능한 영역에 서식하며 과정 사이에 약간의 겹침이 생겨 별개의 도메인 ^8,11,12,13을 만듭니다. 뉴런 회로에서 성상세포의 참여를 뒷받침하는 증거는 그러한 집단 및 뉴런의 도메인¹⁴에 대한 상세한 해부학적 설명의 부족을 지지하지 않는다.

바이러스 벡터 형질도입 절차는 형질전환 동물(TG)과 함께 뇌 구조, 기능 및 세포 상호작용을 조사하기 위한 도구 세트로서 대중화되었다^(15,16). 상이한 프로모터의 이용은 그들의 유전적 특성, 활성화 수준^17,18, 또는 프로젝션 표적에 따라 특정 세포의 표적화를 허용한다. 다른 바이러스는 다른 집단에서 다른 색깔의 형광단을 발현할 수 있다. 바이러스는 TG에서 형광단의 내인성 발현과 조합될 수 있거나, 또는 TG 동물은 바이러스를 필요로 하지 않고 사용될 수 있다. 이러한 기술은 뉴런 마킹에 널리 사용되며, 일부 실험실에서는 성상 세포 ^5,9,19와 같은 다른 세포 유형을 타겟팅하는 데 특화된 변형과 함께 사용하기 시작했습니다.

2013 ^20,21에서 처음 설명 된 CLARITY 기술은 미세한 구조를 그대로 유지하면서 전체 뇌를 투명하게 만들어 두꺼운 뇌 조각을 연구 할 수있게합니다. 바이러스 벡터 형질도입과 조직 제거라는 두 가지 방법을 조합함으로써 서로 다른 세포 유형 집단 간의 공간적 상호작용을 조사하는 옵션이 이제 이용가능하다. 대부분의 성상세포-뉴런 상호작용 연구는 얇은 뇌 조각에 대해 수행되었으며, 그 결과 큰 도메인으로 인해 불완전한 성상세포의 이미지가 생성되어 분석된 세포의 수가 근본적으로 제한되었다. CLARITY 기술을 사용하면 대규모 부피의 세포 집단의 단일 세포 분해능 특성화를 동시에 수행할 수 있습니다. 맑은 뇌에서 형광으로 태그가 붙은 세포 집단을 이미징하는 것은 시냅스 분해능을 전달하지 않지만 성상세포와 다양한 신경 세포 유형 사이의 공간적 상호 작용을 철저히 특성화할 수 있습니다.

이러한 이유로 우리는 이러한 최첨단 기술을 활용하여 등쪽 CA1 전체에 걸친 성상 세포의 특성을 조사하고 모든 라미나 (Stratum Radiatum, pyramidal layer 및 Stratum Oriens)를 이미징했습니다. 우리는 수만 개의 성상 세포 (바이러스 침투율 >96 % ⁵)를 측정하여 CA1 주변의 전체 성상 세포 집단의 정보를 분석했습니다. 뉴런 마커의 효율적인 침투를 통해, 우리는 CA1 성상세포의 전체 집단과 네 가지 유형의 뉴런 세포 – 파브알부민 (PV), 소마토스타틴 (SST), VIP 억제 뉴런 및 흥분성 피라미드 세포⁹ 사이의 상호 작용을 기록 할 수있었습니다.

몇몇 실험은 TG 동물로부터의 형광과 상이한 착색된 바이러스 벡터 (모든 억제 세포)의 조합을 사용하여 수행되었고, 다른 것들 (흥분성)은 상이한 프로모터⁹ 하에서 상이한 형광단을 발현하는 두 개의 바이러스 벡터를 이용하였다. 이 논문은 뇌에서 원하는 세포의 태깅, 수정 된 CLARITY 절차를 사용하여 뇌를 투명하게 만드는 것, 다양한 절차와 소프트웨어를 사용하여 완전한 뇌 구조를 이미징 및 분석하는 등 상세한 프로토콜을 제시합니다.