Science:挑戰常規!少突膠質細胞多樣性遠超想像

2020-11-29 生物谷

2016年6月10日/生物谷BIOON/--根據一項新的研究,少突膠質細胞(oligodendrocyte)---一種在多發性硬化症等疾病中發揮著至關重要作用的腦細胞---要比之前所認為的更加多樣化。這一發現將有助我們理解這些細胞受到影響的疾病,並且可能為未來的治療策略提供線索。相關研究結果發表在2016年6月10日那期Science期刊上,論文標題為「Oligodendrocyte heterogeneity in the mouse juvenile and adult central nervous system」。

在多發性硬化症和類似的神經疾病中,大腦中的電信號傳送更加緩慢。這種下降的電信號傳送速度導致麻木、平衡和行走困難、視力模糊等症狀。多發性硬化症的特徵是髓磷脂(myelin)---一種隔離神經細胞和允許電信號在大腦中快速傳送的保護性髓鞘---丟失。髓磷脂是由少突膠質細胞產生的。儘管少突膠質細胞在此之前一直被認為一種同質的細胞群體,但是當前的這項研究給出一種不同的看法。

在論文通信作者Gonçalo Castelo-Branco博士和Sten Linnarsson博士的領導下,研究人員使用最近開發出的一種單細胞RNA測序技術。這種方法允許研究人員了解單個細胞中的基因活性。通過這種方式,他們能夠揭示出利用傳統方法可能無法可視化觀察到的細胞之間的差異。研究人員分析了來自年輕小鼠和成年小鼠大腦幾個部位和脊髓的5000多個少突膠質細胞,這允許他們前所未有詳細地和清晰地觀察這些細胞的多樣性。

來自瑞典卡羅琳斯卡醫學院醫學生物化學與生物物理學系的Sten Linnarsson說,「我們意料之外地發現少突膠質細胞群體中的多樣性。在這項研究中,我們鑑定出12種少突膠質細胞亞類型和一種新的與駐留在血管中的少突膠質細胞截然不同的細胞。」

他們發現在少突膠質細胞的發育過程中,它們成熟的初始階段在年輕小鼠的中樞神經系統中是類似的,然而不同的成熟少突膠質細胞亞群富集在成年小鼠大腦中的特定區域中。

也來自卡羅琳斯卡醫學院醫學生物化學與生物物理學系的Gonçalo Castelo-Branco說,「發現這種意料之外的少突膠質細胞多樣性可能讓人們對多發性硬化症等神經疾病產生新的認識。」(生物谷 Bioon.com)

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Oligodendrocyte heterogeneity in the mouse juvenile and adult central nervous system

doi:10.1126/science.aaf6463

Sueli Marques1,*, Amit Zeisel1,*, Simone Codeluppi1,2, David van Bruggen1, Ana Mendanha Falcão1, Lin Xiao3,4, Huiliang Li3, Martin Häring1, Hannah Hochgerner1, Roman A. Romanov1,5, Daniel Gyllborg1, Ana B. Muñoz-Manchado1, Gioele La Manno1, Peter Lönnerberg1, Elisa M. Floriddia1, Fatemah Rezayee1, Patrik Ernfors1, Ernest Arenas1, Jens Hjerling-Leffler1, Tibor Harkany1,5, William D. Richardson3, Sten Linnarsson1,†, Gonçalo Castelo-Branco

Oligodendrocytes have been considered as a functionally homogeneous population in the central nervous system (CNS). We performed single-cell RNA sequencing on 5072 cells of the oligodendrocyte lineage from 10 regions of the mouse juvenile and adult CNS. Thirteen distinct populations were identified, 12 of which represent a continuum from Pdgfra+ oligodendrocyte precursor cells (OPCs) to distinct mature oligodendrocytes. Initial stages of differentiation were similar across the juvenile CNS, whereas subsets of mature oligodendrocytes were enriched in specific regions in the adult brain. Newly formed oligodendrocytes were detected in the adult CNS and were responsive to complex motor learning. A second Pdgfra+ population, distinct from OPCs, was found along vessels. Our study reveals the dynamics of oligodendrocyte differentiation and maturation, uncoupling them at a transcriptional level and highlighting oligodendrocyte heterogeneity in the CNS.

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