干细胞能在大脑的整个生命周期中产生新的神经细胞。海马是发生这种情况的地方之一。在抑郁症和阿尔茨海默病的情况下,观察到新形成的神经细胞数量减少,这与患者的记忆能力下降有关。
从干细胞行为到单个细胞中基因的活性
12月21日发表在《Nature Neuroscience》上的一项研究,苏黎世大学大脑研究所教授Sebastian Jessberger的研究小组证明,小鼠海马中的干细胞能在几个月的时间里保持活跃。
博士生Sara Bottes和博士后Baptiste Jaeger和Gregor pilz利用最先进的显微镜和对干细胞及其子细胞的遗传分析(使用单细胞RNA测序)来分析新神经细胞的形成。这使他们能够观察到特定的干细胞群在数月内是活跃的,并且可以反复分裂。
这在早期的研究中已经被怀疑,但这是第一次有直接证据。研究人员还能够利用干细胞及其子细胞的单细胞RNA测序,证明具有不同分裂行为(很少细胞分裂,而不是持久干细胞活性)的干细胞可以根据其分子组成和基因表达进行分化。
利用干细胞进行治疗
Jessberger解释说:“结合两种现代方法——双光子显微镜和单细胞RNA测序——使我们能够精确识别出能够在数月内分裂的干细胞。现在提出的持久干细胞分裂的证据对未来的治疗方法有一定的启示。我们现在知道,确实有干细胞会在数月内分裂。单细胞RNA测序使我们第一次了解到在单个细胞的分裂行为中哪些基因是重要的。”
这项新的发现将成为未来深入研究特定基因如何控制干细胞活动的基础。
Jessberger总结了下一个研究目标:“成像和单细胞RNA测序为我们提供了全新的见解,我们将利用这些见解在未来系统地调节某些基因的活动。由于我们现在知道有干细胞可以在较长的时间内分裂,因此,我们希望努力提高这些细胞的分裂活性,从而形成新的神经细胞,例如在阿尔茨海默病等神经退行性疾病的情况下。”
Gli1和Ascl1靶向细胞的scRNA序列鉴定具有自我更新潜能的神经干细胞
实验方法概述。b、以Gli1和Ascl1为靶点的tdTomato+神经元细胞中识别出的四个簇的UMAp可视化。c、 ndNSCs(最左)、dNSCs(左)、INs(右)和MNs(最右)两个簇特异性基因的表达模式。d、在b图最后一次Tam注射后5 d或12周的Gli1和Ascl1靶向tdTomato+细胞分离。e、 谱系推理分析。f、 ndNSCs、dNSCs、INs和MNs在所有Gli1或Ascl1靶向细胞中的百分比。g、单片非配对t检验计算的Gli1、Ascl1、ndNSCs和dNSCs沿假时间轴的位置。h、 i,散点图显示Gli1或Ascl1靶向的ndNSCs(h)或dNSCs(i)之间的显著DEG,粗体的基因名称突出显示了在ndNSC(h)和dNSC(i)比较中发现的DEGs。j、前三个常见的DEGs。
原文检索:Bottes S, Jaeger BN, pilz GA et al. (2020) Long-term self-renewing stem cells in the adult mouse hippocampus identified by intravital imaging. Nat Neurosci
(生物通:伍松)