Cell:揭示人类胚胎少突胶质细胞发育与大脑皮层白质扩大的细胞和分子机制

2021-10-12 18:04:15 来源:
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在进化过程里面,人类文明神经元与全身比重较之啮齿类或非人类文明人猿突出有增大,为智力的提高和意识的激发给予脊髓创造条件。就变化极其不同寻常的皮质而言,除了灰质在低水平路径上的急剧倍增并过渡时期到特定卷曲形式的沟回本体之外,人脑粒锥形区外的体积即使如此大幅度增加,与之互为伴随的是粒锥形损伤也成为大脑皮质生殖持续性出有血性里面常见的症锥形,导致时甚至加剧运动神经元。少突粒锥形细胞核作为粒锥形里面丰度最高的细胞核,过渡时期到包裹脊髓元轴突的骨骼肌,加强脊髓讯号的跳跃式传导。对于少突粒锥形细胞核生殖机制的科学研究不仅能帮助我们只能的明了人类文明皮质生殖,也为粒锥形损伤互为关癌症的复发特异性科学研究和治疗方法探究给予依据。然而由于人脑组织采样的极好和操作技术手段的受限制,目从前对于少突粒锥形细胞核生殖机制的科学研究主要是透过豚鼠为模型。考虑到人类文明神经元和蚊子神经元本体的巨大相似之处,科学研究人类文明少突粒锥形细胞核生殖是不是不具多种不同多种不同性过于尤为重要。

2020年7月16日,加州大学纽约市分校Arnold Kriegstein的实验室(黄薇耶鲁大学为都由第一著者和都由通讯著者)在Cell时代周刊上在线发表了二本书Origins and Proliferative States of Human Oligodendrocyte Precursor Cell的科学研究专著。这项管理工作为该中心人类文明生殖生殖过程里面少突粒锥形从前胚胎核(OPC)的谱系缺少、细胞分裂意志力和外扩散方式展开科学研究,从而探究人类文明皮质粒锥形扩展(white matter expansion)的细胞核和分孙子机制。

类人猿在大脑皮质生殖里面另行激发了豚鼠所没的亦非里面心outer subventricular zone (oSVZ)。Kriegstein的实验室于十年从前在oSVZ里面见到了一种特化的放射锥形粒锥形细胞核outer radial glia (oRG)对于脊髓频发 (neurogenesis) 和大脑皮质灰质(gray matter)的扩展至关重要,并于五年从前鉴定出有oRG的图标抗原质。但oRG是不是作准备粒锥形频发,特别是oRG能否变异聚合少突粒锥形细胞核,科学界一直以来不足充份的科学研究证据。诱因在于在类人猿里面难以上面和追踪特定细胞核各种类型,而oRG在不具转抗原质品系的豚鼠里面又十分珍稀。在这项管理工作里面,历史学者首先透过单细胞核高通量和模拟角度看,鉴定出有一条从oRG 到OPC的细胞核变异谱系,并且见到了一类另行的里面间从前胚胎核(取名为为Pre-OPC) 介导了从oRG到OPC的变异。然后历史学者对生殖脑片完成组织学染色剂,单单见到oSVZ区外里面大量共存的oRG、Pre-OPC和OPC以及介于两两细胞培养核密切关系的过渡时期里面间态细胞核。接下来历史学者通过病原体富集的方法从另行鲜的临床组织采样里面直接转化各类细胞培养核,并完成体外变异和抑制剂处理,从而确定oRG只能变异激发Pre-OPC,后者更进一步变异激发OPC。最后,历史学者对病原体转化的细胞培养核完成病毒上面、细胞核移植、脑片培养和数据处理细胞学细胞学,观测了三种并不互为同各种类型细胞培养核分离和移入的高效率蓄意,并完成两两对比。上述一系列实验结果表明灵长三类特有的oRG也能支持粒锥形频发,从而为人类文明少突粒锥形细胞核的聚合给予啮齿类不不具的额外细胞培养核缺少。另外与脊髓频发互为对不应,少突粒锥形细胞核生殖过程里面也共存里面间从前胚胎核,大同小异之从前引述的作准备脊髓频发的TBR2阳性的IPC,这类另行并不一定的Pre-OPC为EGFR+SOX2+OLIG2+,常见于于oSVZ里面,并且不具多种不同的跳跃式分离高效率蓄意(Mitotic Somal Translocation)。在高耸oSVZ区外里面广泛共存的oRG和Pre-OPC这两种细胞培养核为OPC的大量激发给予充分的细胞核缺少。

透过数据处理细胞学细胞学和BrdU类似物整年上面这两种并不互为同的实验方法,历史学者都见到在一个互为对长三的星期窗内(GW20-24)并未发挥作用细胞核结局决定的OPC仍只能马不停蹄的整年分离,从而大幅度倍增了细胞培养核库,为更进一步变异激发成熟的少突粒锥形细胞核和骨骼肌给予广泛的从前胚胎核缺少。这与以从前引述的小鼠里面科学研究结果大不互为同,后者在互为对不应的生殖时期(P0-3)的OPC呈现反之亦然锥形态或亲身经历一轮细胞核分离后迅速终变异过渡时期到少突粒锥形细胞核。

即使如此的引述揭示在脊髓频发里面细胞培养核分离激发的孙子细胞核一般来说互为依互为伴。经典的例孙子是放射锥形锥形粒锥形(radial glia, RG)不等距分离激发的脊髓元将沿着其兄妹RG爬上,而RG通过整年不等距性分离陆续激发的孙后代脊髓元将在大脑皮质组织起来菱形细胞核克隆。在对于OPC的数据处理细胞学细胞学观察里面,历史学者见到一个十分有趣的情形:OPC分离激发的两个孙后代细胞核密切关系排斥排挤, 向互为反路径迅速移入。这与其它各种类型的分离细胞核(包括RG和IPC在内)突出有并不互为同,可能有助于另行生OPC在大脑皮质里面的短星期内外扩散以增大局部浓度和发挥作用均匀常见于。为了科学研究OPC孙子细胞核两者之间排挤的分孙子机制,著者通过单细胞核高通量对比了OPC同RG和IPC的抗原质表示谱相似之处,见到一种OPC特异的原钙附着抗原家族成员PCDH15。无论是在RNA低水平上透过RNA天和扰还是在抗原低水平上透过抗体切断从而破坏PCDH15的功能,都只能合理减缓OPC孙子细胞核密切关系的排挤情形。更进一步的数据处理细胞学细胞学观察或者分离图标抗原KI67染色剂的结果均揭示,切断OPC孙子细胞核的排挤蓄意将突出有减缓孙后代OPC的再次分离。这就是说PCDH15介导的孙子细胞核两者之间排挤作用加强了OPC的合理外扩散和短星期内分离。

综合上述科学研究结果,人类文明生殖生殖时期里面少突粒锥形从前胚胎核的这三大多种不同性(额外缺少,持续分离,短星期内外扩散)将大幅度提高少突粒锥形细胞核的聚合数量,从而加强皮质的粒锥形扩展。在文章副标题的探讨部分,著者还列出有了透过单细胞核高通量见到的除PCDH15以外其它表示于OPC的特异性抗原质,未来对于这些抗原质功能的科学研究将加深人们对于粒锥形频发的交往。另外,著者还提到过去对于皮质生殖持续性出有血性的科学研究一般来说集里面在脊髓频发上,粒锥形生殖持续性一般来说被当作是化脓性损害;而本文的单细胞核高通量结果表明很多临床上引述的病菌抗原质不仅表示于脊髓元,而且在粒锥形细胞核如OPC里面也有较高的激活低水平,这提醒着粒锥形细胞核在癌症频发里面的原发性作用以及增生脊髓生殖癌症的细胞核特异性。

原始引自:

Wei Huang 1, Aparna Bhaduri 2, Dmitry Velmeshev 2, et al.Origins and Proliferative States of Human Oligodendrocyte Precursor Cells.Cell. 2020 Jul 9;S0092-8674(20)30759-5. doi: 10.1016/j.cell.2020.06.027.

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