室管膜膠質(zhì)細(xì)胞亞群參與蠑螈大腦再生

大腦再生需要以時(shí)間和區(qū)域特定的方式協(xié)調(diào)復(fù)雜的反應(yīng)。確定參與這一過(guò)程的細(xì)胞類型和分子將促進(jìn)我們對(duì)大腦再生的理解，并為再生醫(yī)學(xué)研究提供潛在的靶標(biāo)。然而，由于哺乳動(dòng)物大腦的再生能力有限，以及在細(xì)胞和分子水平上對(duì)再生過(guò)程的機(jī)制了解不全面，這一領(lǐng)域的進(jìn)展受到阻礙。墨西哥蠑螈（axolotl, 學(xué)名Ambystoma mexicanum）可以再生受損的附屬物和多個(gè)內(nèi)部器官，包括大腦。因此，墨西哥蠑螈可以作為研究大腦再生的模型。

如果科學(xué)家們要了解大腦再生的機(jī)制，他們需要能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)采集和分析的研究工具，以同時(shí)解碼復(fù)雜的細(xì)胞和分子反應(yīng)。在他們看來(lái)，對(duì)大腦再生和發(fā)育過(guò)程進(jìn)行比較，也有助于對(duì)大腦再生的性質(zhì)提供新的見(jiàn)解。

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自中國(guó)華大基因、廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院、武漢大學(xué)、華南師范大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員切除了墨西哥蠑螈左端腦外側(cè)大腦皮層區(qū)的一小部分，并收集了再生過(guò)程中多個(gè)階段的組織樣本。與此同時(shí)，他們收集了墨西哥蠑螈端腦在多個(gè)發(fā)育階段的組織樣本。然后，他們使用高清晰度和大視野的Stereo-seq（spatial enhanced resolution omics sequencing, 空間增強(qiáng)分辨率組學(xué)測(cè)序）技術(shù)，從覆蓋墨西哥蠑螈端腦兩個(gè)半球的切片中產(chǎn)生單細(xì)胞分辨率的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)。對(duì)細(xì)胞類型注釋、細(xì)胞空間分布、基因活性動(dòng)態(tài)和細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)行了分析，與發(fā)育過(guò)程中的這些細(xì)胞屬性相比，對(duì)損傷誘導(dǎo)再生進(jìn)行了機(jī)理研究。

通過(guò)使用Stereo-seq，這些作者產(chǎn)生了涵蓋六個(gè)發(fā)育階段和七個(gè)損傷誘導(dǎo)再生階段的端腦切片的一組空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。這些單細(xì)胞分辨率的數(shù)據(jù)使得他們能夠確定發(fā)育過(guò)程中存在的33種細(xì)胞類型和參與再生的28種細(xì)胞類型，包括不同類型的興奮性神經(jīng)元和抑制性神經(jīng)元，以及幾種室管膜膠質(zhì)細(xì)胞（ependymoglia cell）亞型。

在發(fā)育方面，他們的數(shù)據(jù)揭示了一種原始類型的室管膜膠質(zhì)細(xì)胞可能會(huì)產(chǎn)生三個(gè)成體室管膜膠質(zhì)細(xì)胞亞群，這些不同的亞群分布在腦室區(qū)的不同區(qū)域，具有不同的分子特征和潛在的功能。

在再生方面，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)室管膜膠質(zhì)細(xì)胞亞群，該亞群可能起源于被損傷激活的局部常駐室管膜膠質(zhì)細(xì)胞。然后，這一祖細(xì)胞群體可能會(huì)增殖以覆蓋傷口區(qū)域，隨后通過(guò)向中間祖細(xì)胞、不成熟的神經(jīng)元和成熟的神經(jīng)元的狀態(tài)轉(zhuǎn)變來(lái)補(bǔ)充失去的神經(jīng)元。

當(dāng)比較墨西哥蠑螈端腦在發(fā)育和再生之間的細(xì)胞和分子動(dòng)態(tài)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)損傷誘導(dǎo)的室管膜膠質(zhì)細(xì)胞在其轉(zhuǎn)錄組狀態(tài)方面與發(fā)育特異性的室管膜膠質(zhì)細(xì)胞相似。他們還觀察到墨西哥蠑螈端腦的再生在分子級(jí)聯(lián)反應(yīng)和潛在的細(xì)胞譜系轉(zhuǎn)換方面表現(xiàn)出與發(fā)育期間類似的神經(jīng)發(fā)生模式，這表明大腦再生部分地再現(xiàn)了發(fā)育過(guò)程。

綜上所述，這些空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)突出了墨西哥蠑螈端腦在發(fā)育期間和在損傷引起的再生過(guò)程中的細(xì)胞和分子特征。對(duì)室管膜膠質(zhì)細(xì)胞的激活和功能調(diào)控的進(jìn)一步表征可能產(chǎn)生對(duì)改善哺乳動(dòng)物大腦再生能力的見(jiàn)解。這些作者獲得的墨西哥蠑螈---一種四足脊椎動(dòng)物---端腦的單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組也為進(jìn)一步研究發(fā)育、再生和進(jìn)化的腦生物學(xué)提供了有用的數(shù)據(jù)。