PNAS:单细胞测序绘制大脑的细胞图谱
生物通 · 2015/05/22
斯坦福大学的著名学者Stephen Quake及其同事本周在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表文章,介绍了人类脑细胞的单细胞转录组测序研究成果。利用这种方法,他们能够鉴定出大脑中所有主要的细胞类型,并确定神经元的亚型。


斯坦福大学的著名学者Stephen Quake及其同事本周在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表文章,介绍了人类脑细胞的单细胞转录组测序研究成果。

研究小组对近500个成人或胎儿脑细胞进行了单细胞RNA测序。利用这种方法,他们能够鉴定出大脑中所有主要的细胞类型,并确定神经元的亚型。他们还观察了神经元从早期发育到后期分化阶段的变化。

“这些结果为构建人类大脑的细胞图谱奠定了基础,”作者在文中写道。“这种图谱将有助于我们确定神经元、胶质细胞和血管细胞的特定标志物,并将其与其他信息相关联,以便完全阐明人类大脑的细胞复杂性。”

人类大脑是极其复杂的。它含有许多种类的细胞,它们的基因表达模式存在差异。因标志物相对较少,传统的细胞分类方法存在限制,因此只能提供特定细胞类型的有限分子鉴定。

在这项研究中,研究人员使用了健康的神经元。它们是在癫痫的外科手术治疗过程中从人体中取得的。除了从8名成人中获得的样本,研究人员也研究了4个胎儿大脑样本中的细胞。他们总共对466个细胞进行单细胞RNA测序,以捕获成人和胎儿大脑中的细胞复杂性。

这些细胞的转录特征确定了10种类型的细胞,包括小神经胶质细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞、神经元、前体细胞,以及之前没有明确定义的细胞。同时,当研究人员通过特异表达的基因来分类细胞时,细胞的分类稍微少了一些。

在更精细的水平上,研究人员发现113个成体神经元细胞可分成7个子类,包括5类抑制性神经元和2类兴奋性神经元。

最后,研究人员还利用单细胞转录组学来区分小鼠和人类脑细胞的基因表达特征,以及区分成体神经元和胎儿大脑中新生的神经细胞的转录模式。例如,单个神经元的转录模式表明,胎儿大脑中的神经元细胞明显不同于成人大脑中的那些。

另一方面,一些成体神经元表达了主要组织相容性复合体I类的免疫相关基因,这些神经元因此可能有能力引起免疫应答,驳斥了神经元缺乏免疫活性的观点。

作者认为,这项工作证明了单细胞RNA测序适用于人类大脑的研究,也向构建人类大脑的全面细胞图谱迈出了第一步。

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