動(dòng)物所等在解析人類胚胎不同腦區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)育方面取得進(jìn)展

        來源:hao123百家號(hào)     時(shí)間:2022-03-04 22:43:47

        作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的固有免疫細(xì)胞,小膠質(zhì)細(xì)胞(Microglia)在健康CNS中發(fā)揮著重要的免疫、監(jiān)測和保護(hù)作用。有證據(jù)表明,小膠質(zhì)細(xì)胞來源于卵黃囊組織中的紅髓系前體細(xì)胞,它們遷移、定植、分化,并在大腦中成熟,最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)環(huán)境的免疫平衡。與成年成熟的小膠質(zhì)細(xì)胞相比,胚胎期小膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出很大的異質(zhì)性,并參與各種生理活動(dòng)的調(diào)節(jié)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)由腦和脊髓組成,腦主要區(qū)域包含大腦皮層、間腦、中腦和小腦。但是,起源于卵黃囊組織中紅髓系前體細(xì)胞的小膠質(zhì)細(xì)胞在四個(gè)腦區(qū)的發(fā)育路徑和不同狀態(tài)轉(zhuǎn)換,以及它們的相關(guān)功能特征尚不清楚。

        近年來,快速發(fā)展的單細(xì)胞組學(xué)技術(shù),為理解細(xì)胞命運(yùn)決定和細(xì)胞異質(zhì)性提供了強(qiáng)有力的工具。之前對(duì)小鼠的單細(xì)胞測序研究結(jié)果顯示,小膠質(zhì)細(xì)胞具有高度異質(zhì)性。然而,人類和小鼠之間的物種差異極大地限制了我們對(duì)人類小膠質(zhì)細(xì)胞分化和發(fā)育功能的理解,尤其是在早期胚胎發(fā)育期間。此外,迄今為止,人類單細(xì)胞測序研究僅研究了小膠質(zhì)細(xì)胞的早期起源,從卵黃囊到大腦進(jìn)入前,或整個(gè)CNS中小膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育,對(duì)于人腦早期發(fā)育過程中小膠質(zhì)細(xì)胞的區(qū)域特化命運(yùn)決定和狀態(tài)轉(zhuǎn)換并不清楚。

        3月3日,中國科學(xué)院動(dòng)物研究所焦建偉研究組、北京大學(xué)杜鵬研究組、中國科學(xué)院動(dòng)物研究所王雁玲研究組、北京大學(xué)靳蕾研究組合作在 Cell Stem Cell 雜志在線發(fā)表研究論文。該研究首次解析了人腦發(fā)育中不同區(qū)域的小膠質(zhì)細(xì)胞單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組,精準(zhǔn)揭示了發(fā)育中人腦小膠質(zhì)細(xì)胞區(qū)域特化和狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)空動(dòng)力學(xué)特征,并通過比較小鼠和人類皮層小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組差異,評(píng)估了這兩個(gè)物種之間狀態(tài)轉(zhuǎn)換的保守性和分子差異性。

        利用10x Genomics單細(xì)胞測序技術(shù),研究人員繪制了來自人類胚胎,包括Carnegie Stage (CS)12卵黃囊和頭部組織以及腦的不同解剖位置,包括大腦、間腦、中腦、小腦在多個(gè)孕周(GW8、GW10、GW12、GW16和GW23)的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜。在進(jìn)行質(zhì)量控制和生物信息學(xué)聚類分析后,作者選擇CD45+CD33+髓系細(xì)胞共12565個(gè)細(xì)胞進(jìn)行分析。基于已知標(biāo)記基因,該項(xiàng)研究識(shí)別了20個(gè)小膠質(zhì)細(xì)胞亞群,并揭示上述群體的發(fā)育動(dòng)力學(xué)特征。同時(shí),根據(jù)基因表達(dá)特征將這些亞群分成了起源、增殖、免疫應(yīng)答和神經(jīng)元基因富集相關(guān)四大類。為了可視化和重塑來自CS12同一群原始髓系前體細(xì)胞的神經(jīng)元基因富集小膠質(zhì)細(xì)胞和免疫相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞命運(yùn)決定軌跡,研究使用Monocle2和URD進(jìn)行偽時(shí)間分析。有趣的是,兩種分析方法均顯示出類似的結(jié)果:源自CS12卵黃囊和頭部的小膠質(zhì)祖細(xì)胞首先啟動(dòng)細(xì)胞增殖,在不同的細(xì)胞周期階段成為增殖的小膠質(zhì)細(xì)胞,然后這些增殖的小膠質(zhì)細(xì)胞向兩種不同的細(xì)胞命運(yùn)過渡:免疫或神經(jīng)元基因富集特征。對(duì)于免疫相關(guān)的發(fā)育分枝,小膠質(zhì)細(xì)胞通過一個(gè)共同的中間階段,最終在GW23達(dá)到區(qū)域特化。然而,具有不同區(qū)域特征的神經(jīng)元基因富集小膠質(zhì)細(xì)胞可以直接從循環(huán)小膠質(zhì)細(xì)胞而來。這首次揭示了人胚胎腦神經(jīng)元基因富集的小膠質(zhì)細(xì)胞命運(yùn)分枝。在這項(xiàng)研究中,研究人員鑒定出7群富含神經(jīng)元基因的小膠質(zhì)細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)均瞬時(shí)出現(xiàn)在包括大腦、間腦、中腦和小腦的四個(gè)不同區(qū)域,且早在GW8(CNS區(qū)域形成的時(shí)期)時(shí)就在早期腦發(fā)育的不同階段出現(xiàn)。穩(wěn)態(tài)指小膠質(zhì)細(xì)胞的一種靜息狀態(tài),脫離靜息狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致多種免疫應(yīng)答反應(yīng)的激活。研究人員分析了胎兒小膠質(zhì)細(xì)胞的區(qū)域特異性和狀態(tài)轉(zhuǎn)換之間的潛在聯(lián)系。此研究首次提出免疫相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞的區(qū)域特化會(huì)伴隨小膠質(zhì)細(xì)胞靜息狀態(tài)的退出。研究人員進(jìn)一步探究了GW23區(qū)域特化胎兒小膠質(zhì)細(xì)胞的不同免疫激活狀態(tài)。上述研究結(jié)果概述了具有區(qū)域特異性的免疫相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞的胎兒激活的獨(dú)特特征,這與之前報(bào)道的所有成人成熟小膠質(zhì)細(xì)胞明顯不同。進(jìn)一步,研究比較了人類和小鼠的小膠質(zhì)細(xì)胞靜息狀態(tài)轉(zhuǎn)變,發(fā)現(xiàn)胎兒小膠質(zhì)細(xì)胞的動(dòng)態(tài)靜息/活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換在人類和小鼠中是保守的。將人鼠小膠質(zhì)細(xì)胞擬合后,研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)其他細(xì)胞類型可以合并在一起,表明人類和小鼠的幾種細(xì)胞類型和發(fā)育途徑是保守的。此外,通過分析差異表達(dá)基因,發(fā)現(xiàn)人和小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞的分子特征存在一些差異。

        綜上,這項(xiàng)研究揭示了人類胚胎小膠質(zhì)細(xì)胞從卵黃囊到腦不同區(qū)域的整體發(fā)育路徑、區(qū)域異質(zhì)性、胎兒小膠質(zhì)細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變的獨(dú)特特征,以及早期大腦發(fā)育期間狀態(tài)轉(zhuǎn)變和區(qū)域特異性之間的密切聯(lián)系,這些發(fā)現(xiàn)將為研究小膠質(zhì)細(xì)胞正常功能及相關(guān)疾病機(jī)理研究提供重要理論基礎(chǔ)。

        該研究獲得科技部、國家自然科學(xué)基金委、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等的資助。

        論文鏈接

        探索小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)育規(guī)律

        標(biāo)簽: 小膠質(zhì)細(xì)胞

        精彩放送
        亚洲高清在线播放| 自拍偷自拍亚洲精品被多人伦好爽 | 久久久久亚洲av无码专区 | 亚洲日韩中文字幕| 亚洲毛片在线观看| 久久亚洲春色中文字幕久久久| 亚洲av永久无码精品网站| 亚洲αv久久久噜噜噜噜噜| 亚洲国产综合无码一区 | 国产亚洲综合久久系列| 国产亚洲一区二区精品| 亚洲国产精品无码久久一线| 久久亚洲国产中v天仙www| 亚洲国产精品无码久久久蜜芽| 亚洲AV综合色区无码一区爱AV | 亚洲国产成人久久精品大牛影视| 中文字幕亚洲综合久久综合| 亚洲人成色99999在线观看| 亚洲七久久之综合七久久| 亚洲乱妇老熟女爽到高潮的片| 亚洲成a人无码亚洲成av无码| 久久人午夜亚洲精品无码区| 日韩亚洲翔田千里在线| 亚洲国产精品成人一区| 狠狠亚洲婷婷综合色香五月排名| 久久久久国产亚洲AV麻豆| 亚洲精品亚洲人成在线观看| 亚洲av永久无码制服河南实里| 亚洲小视频在线观看| 亚洲美女在线观看播放| 亚洲国产精品yw在线观看| 国内精品久久久久影院亚洲| 亚洲第一第二第三第四第五第六| 老子影院午夜伦不卡亚洲| 国产成人精品久久亚洲| 亚洲国产精品一区二区久久hs | 亚洲av色香蕉一区二区三区| 亚洲精品国产V片在线观看 | 国产成人亚洲精品| 亚洲av永久中文无码精品| 亚洲日本va午夜中文字幕久久|