神經(jīng)元是構(gòu)成我們大腦和脊髓的主要細胞，是受傷后再生最慢的細胞之一，許多神經(jīng)元無法完全再生。盡管科學(xué)家在理解神經(jīng)元再生方面取得了進展，但仍不清楚為什么有些神經(jīng)元能夠再生而另一些神經(jīng)元卻不能。
加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院的研究人員利用單細胞RNA測序(一種確定單個細胞中哪些基因被激活的方法)發(fā)現(xiàn)了一種新的生物標(biāo)記，可用于預(yù)測神經(jīng)元在受傷后是否會再生。他們在小鼠身上測試了他們的發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)該生物標(biāo)志物在整個神經(jīng)系統(tǒng)和不同發(fā)育階段的神經(jīng)元中始終可靠。該研究于 2023 年 10 月 16 日發(fā)表在《Neuron》雜志上。
單細胞測序的力量
“單細胞測序技術(shù)正在幫助我們比以往任何時候都更詳細地了解神經(jīng)元的生物學(xué)，這項研究確實證明了這種能力，”資深作者、加州大學(xué)神經(jīng)科學(xué)系教授鄭濱海博士說。圣地亞哥醫(yī)學(xué)院。“我們在這里發(fā)現(xiàn)的可能只是基于單細胞數(shù)據(jù)的新一代復(fù)雜生物標(biāo)記物的開始。”
研究人員重點關(guān)注皮質(zhì)脊髓束的神經(jīng)元，這是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，有助于控制運動。受傷后，這些神經(jīng)元是最不可能再生軸突的神經(jīng)元之一——軸突是神經(jīng)元用來相互交流的又長又薄的結(jié)構(gòu)。這就是為什么大腦和脊髓損傷如此具有破壞性。
神經(jīng)元(此處以紅色和黃色顯示)是受傷后再生最慢的細胞之一。在小鼠大腦的這一部分中，黃色神經(jīng)元正在再生，而紅色神經(jīng)元則無法再生。圖片來源：加州大學(xué)圣地亞哥分校健康科學(xué)
第一作者 Hugo Kim 博士說：“如果你的手臂或腿部受傷，這些神經(jīng)可以再生，并且通?？梢酝耆謴?fù)功能，但中樞神經(jīng)系統(tǒng)的情況并非如此。”鄭實驗室的博士后研究員。“從大多數(shù)大腦和脊髓損傷中恢復(fù)是極其困難的，因為這些細胞的再生能力非常有限。一旦他們走了，他們就走了。”
識別生物標(biāo)志物
研究人員利用單細胞 RNA 測序來分析脊髓損傷小鼠神經(jīng)元的基因表達。他們利用現(xiàn)有的分子技術(shù)鼓勵這些神經(jīng)元再生，但最終，這只對部分細胞有效。這種實驗設(shè)置使研究人員能夠比較再生和非再生神經(jīng)元的測序數(shù)據(jù)。
此外，通過關(guān)注相對較少的細胞(僅超過 300 個)，研究人員能夠非常仔細地觀察每個細胞。
“就像每個人都是不同的一樣，每個細胞都有自己獨特的生物學(xué)特性，”鄭說。“探索細胞之間的微小差異可以告訴我們很多關(guān)于這些細胞如何工作的信息。”
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