神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜。基于單細(xì)胞技術(shù)對(duì)大腦不同組織進(jìn)行解析，可以從細(xì)胞水平上了解神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、發(fā)育和發(fā)展過(guò)程。

研究者對(duì)妊娠 8 周到 26 周的人類(lèi)前額葉皮層進(jìn)行 scRNA seq[Zhong S et al. Nature. 2018]，鑒   定了 6 種主要神經(jīng)細(xì)胞中的 35 個(gè)細(xì)胞亞型及這些細(xì)胞的發(fā)育軌跡（圖 2-7）。該研究為了解妊娠早期和   中期人類(lèi)前額葉皮質(zhì)的發(fā)育提供了一個(gè)藍(lán)圖，系統(tǒng)剖析了前額葉皮質(zhì)功能的細(xì)胞基礎(chǔ)和分子調(diào)控機(jī)制。

圖 2-4 基于單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)的人類(lèi)前額葉皮質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育軌跡 [Zhong S et al. Nature. 2018]

表 2-8  腦區(qū)和神經(jīng)組織的單細(xì)胞研究

中科院神經(jīng)所張旭院士團(tuán)隊(duì)和伯豪生物合作利用 scRNA-seq 對(duì)小鼠背根神經(jīng)節(jié)的體感神經(jīng)元進(jìn)行   分類(lèi) [Li C et al. Cell Research. 2016]，采用微流控 scRNA-seq 和熒光活化細(xì)胞分離對(duì)紋狀體進(jìn)行   分析，發(fā)現(xiàn)了不同的細(xì)胞亞群 [Gokce O et al. Cell Rep. 2016]；同時(shí)發(fā)現(xiàn)新的基因標(biāo)記可區(qū)分中   棘神經(jīng)元的不同細(xì)胞亞群。其他物種的神經(jīng)組織或大腦組織也從單細(xì)胞水平上進(jìn)行了分類(lèi)和特征鑒定（表 2-9）。

表 2-9  神經(jīng)細(xì)胞的單細(xì)胞研究

神經(jīng)退行性疾病與神經(jīng)細(xì)胞的衰老和功能退化有關(guān)，單細(xì)胞技術(shù)有助于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的機(jī)制研究。單細(xì)胞技術(shù)可用于評(píng)估體細(xì)胞突變對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響。胎兒神經(jīng)前體細(xì)胞的 scDNA-seq 發(fā)現(xiàn)，發(fā)育過(guò)程中的氧化損傷導(dǎo)致細(xì)胞突變率增加 [Bae T, et al. Science. 2018]；老年人神經(jīng)細(xì)胞的體細(xì)胞   突變與衰老過(guò)程、腦區(qū)特異性突變和氧化損傷的 DNA 修復(fù)相關(guān)，暗示致病性體細(xì)胞突變也可導(dǎo)致神經(jīng)   發(fā)育和退行性疾病 [Lodato M.A, Science. 2018] [Insel T.R et al. Mol Psychiatry. 2014] [McConnell M.J et al. Science. 2017]。

對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)的細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞研究，可以為疾病治療提供參考方向。對(duì)大腦干細(xì)胞進(jìn)行 scRNA-seq [Kalamakis G et al. Cell 2019]，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞活性在衰老過(guò)程中不會(huì)降低，而利基   衍生的炎癥信號(hào)和 Wnt 拮抗劑則會(huì)抑制神經(jīng)干細(xì)胞活性。因此理論上，清除抑制神經(jīng)干細(xì)胞活性的物   質(zhì)將是潛在的治療神經(jīng)退行性疾病方案。對(duì)阿爾茲海默病（AD）和帕金森（PD）患者腦細(xì)胞的單細(xì)胞研   究為這兩種疾病的治療提供了新方向（表 2-10）。

表 2-10  神經(jīng)系統(tǒng)疾病的單細(xì)胞研究

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