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性命學院時松海團隊發明大腦新皮層神經膠質細胞產生法式

2022-03-19 12:31:32

神經元和神經膠質細胞是哺乳植物大腦新皮層根基細胞構成,幾近都由噴射狀膠質細胞(Radial glial progenitors,RGPs)割裂產生。是以,研討大腦新皮層神經產生和神經膠質細胞產生對懂得的哺乳植物大腦新皮層若何組裝和運轉的特別主要。時松海團隊之前的研討在單細胞水平體系定量地揭露了RGPs的紀律割裂行動和神經元產生細胞法式(Gao et al., Cell 2014);但是,今朝對神經膠質細胞的產朝氣制還知之甚少。

在本文中,經由進程對小鼠大腦新皮層RGPs停止體系性的雙熒光標記的嵌合闡發(Mosaic analysis with double markers, MADM),在單細胞水平肯定了RGPs停止神經膠質產生的細胞法式。在發育進程中,RGPs逐步實現從神經元產生到神經膠質細胞產生的轉換,在胚胎期第16天(E16)到達峰值,E17根基實現轉換,約16%擺布的RGPs可產生神經膠質細胞。成心思的是,單個RGP根據特定比例停止神經膠質細胞產生,此中星形膠質細胞產生:少突膠質細胞產生:星形膠質細胞和少突膠質細胞產生約為 60%:15%:25%,終究構成三種特定譜系的膠質細胞克隆。別的,單個RGP經由進程絕對隨機進程產性運氣受限的神經膠質中心前體細胞,進而產生數目絕對肯定的統一亞型或分解狀況的星形膠質或少突膠質細胞,并構成部分克隆簇。別的,星形膠質細胞產生和少突膠質細胞產生是彼此自力的。以上研討體系定量地說明了新皮層神經膠質細胞產生的根基細胞機制。

為了進一步研討神經膠質細胞產生的份子調控機制,本文操縱MADM體系的特征研討了腫瘤按捺卵白Neurofibromin 1(NF1)在單細胞水平上對RGP行動、神經產生和神經膠質細胞產生的調控。固然神經元和神經膠質細胞都發源于RGPs,但在RGPs中去除NF1明顯增添神經膠質細胞產生,不影響神經元的產生。更成心思的是,固然NF1缺失明顯增添了星形膠質細胞和少突膠質細胞的數目,但對這兩類細胞的影響水平和細胞調控機制是差別的。NF1的缺失致使星形膠質細胞增添約2倍,但少突膠質細胞增添跨越15倍。進一步研討標明,NF1的缺失致使單個RGP產生的星形膠質中心前體細胞數目增添,但不影響單個星形膠質中心前體細胞的產出;比擬之下,NF1的缺失不只明顯性增添了少突膠質中心前體細胞的數目,也大大增進了單個少突膠質中心前體細胞的產出,可致使巨型少突膠質細胞克隆的構成。這些研討不只說明了RGPs在神經元和差別神經膠質細胞產生中的差別行動和調控機制,也提醒少突膠質細胞譜系產生能夠與腦腫瘤發源緊密親密相干。

該研討任務2021年3月16日在《細胞報告》(Cell Reports)以長文情勢頒發了題為“大腦新皮層神經膠質細胞產生的特同性前體細胞行動及其與腫瘤產生的聯系關系”( Distinct progenitor behavior underlying neocortical gliogenesis related to tumorigenesis)的研討論文,說明了大腦新皮層中神經膠質細胞產生的法式,并提醒神經膠質前體細胞的行動非常與神經膠質瘤的產生相干。

清華大學性命學院時松海傳授與劍橋大學戈登研討所Benjamin D. Simons傳授為本文的配合通信作者,清華大學性命學院博士后沈忠福和博士生林陽為本文配合第一作者。時松海嘗試室博士生楊嘉俊和Benjamin Simons嘗試室David J?rg博士擔任本文中數據定量闡發。清華大學博士生彭榆瑋、手藝員張娟秀、本科生徐一帆(現為華盛頓大學博士生)、助理研討員馬健博士和康奈爾大學醫學院Luisirene Hernandez博士一樣做出主要進獻。該研討取得了北京市出色青年迷信家名目、北大清華性命迷信結合中心、北京生物布局前沿研討中心、國度天然迷信基金、北京腦迷信與類腦研討中心打算、清華大學布局生物學高精尖立異中心、霍華德休斯醫學研討所和清華大學水木學者名目的經費撐持。該研討獲得了清華大先生物醫學測試中心嘗試植物中心的鼎力輔佐和撐持。

論文鏈接:http://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00167-4

參考文獻:Gao, P., Postiglione, M. P., Krieger, T. G., et al. Deterministic progenitor behavior and unitary production of neurons in the neocortex. Cell, 2014, 159(4): 775-788.



(左)MADM標記的大腦新皮層停止神經產生到神經膠質細胞產生改變的單個RGP克隆(綠色/EGFP為神經元,白色/tdTomato為神經膠質細胞;第1-6層中為團圓的星形膠質細胞部分克隆簇,白質(white matter, WM) 中為少突膠質細胞部分克隆簇,紫色為OLIG2免疫熒光標記。)(右)大腦新皮層RGP停止神經膠質產生細胞法式。I-APC,中心星狀膠質前體細胞;I-OPC,中心少突膠質前體細胞。