在人類中，由於環境和遺傳因素，對可卡因影響的敏感性各不相同，這使得研究具有挑戰性。考慮到果蠅中約70%的基因跟人類相似，這為研究人員研究復雜的遺傳特征提供瞭一個可比性的模型。
遺傳學傢Trudy Mackay和Robert Anholt的合作研究發現，吸食可卡因會使果蠅大腦的基因表達發生迅速而廣泛的變化，而且這種變化在雄性果蠅身上比雌性果蠅更明顯。
接觸可卡因的果蠅表現出運動能力受損和癲癇發作增加。研究表明，所有類型的蒼蠅腦細胞都受到瞭影響，尤其是蒼蠅大腦蘑菇體中的凱尼恩細胞和一些膠質細胞。
這些發現可能最終會帶來治療方法。
“這項研究確定瞭大腦中哪些區域是重要的，”克萊姆森大學人類遺傳學中心主管Mackay說道，“現在，我們可以看到當接觸可卡因時，哪些基因會表達出來以及是否有FDA批準的藥物可以進行測試，也許首先是在果蠅模型上。我們已經發現瞭一些這樣的基因。這是基線。我們現在可以利用這項工作來瞭解潛在的治療方法。”
在這項研究中，雄性和雌性果蠅被允許在不超過兩小時的時間內攝入固定量的蔗糖或在蔗糖中添加可卡因。
研究人員觀察瞭他們攝入可卡因後的行為，發現證據表明，接觸可卡因會導致生理和行為上的影響--包括癲癇發作和強迫性梳理。
為瞭評估可卡因攝入對大腦基因表達的影響，研究人員解剖瞭蒼蠅的大腦並將它們分解成單細胞。研究人員通過使用下一代測序技術為單個細胞制造表達基因文庫。據悉，每個細胞都有數千份轉錄本。這項研究觀察瞭88991個細胞。
通過復雜的統計分析，研究人員可以將它們分成36個不同的細胞群。基於基因標記的聚類註釋顯示，所有主要的細胞類型--神經元和膠質細胞--及來自大多數大腦區域的神經遞質類型--包括蘑菇體--都具有代表性。
據瞭解，單細胞技術超級強大並提供瞭比標準基因表達譜研究更為人印象深刻的優勢。“通過單細胞分析，我們能夠捕捉到那些非常非常細微的細節，這些細節反映瞭不同細胞類型之間基因表達的異質性。在CHG這裡應用這種先進技術是非常令人興奮的，”Mackay說道。
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