Cell:揭示人类胚胎少突胶质细胞发育与皮质白质扩张的细胞和分子机制

2022-01-03 01:42:30 来源:
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在进化反复中会,有机体小脑与身体比率较之哺乳动物或非人脊椎动物明显增大,为智力的提高和意识的造成了包括大脑物质基础。就波动最为显着的小脑视大脑而言,除了灰质在总体方向上的急剧扩增并呈现借助于特定卷曲形式的沟回结构之外,人脑皮质范围的体积更是大大增加,与之----随的是皮质损伤也成为视大脑发育不良反常性病症中会常见的腹泻,相当严重时甚至导致功能障碍。少突粒状细胞核作为皮质中会丰度最高的细胞核,呈现借助于包上大脑纤维轴突的髓鞘,促进大脑信号的跳跃式传导。对于少突粒状细胞核发育不良前提的学术研究不仅能为了让我们更好的探究有机体小脑视大脑发育不良,也为皮质损伤相关病症的发病机理学术研究和病人工具揭示包括依据。然而由于人脑组织样品的绝佳和操作手段的有限,目前对于少突粒状细胞核发育不良前提的学术研究主要是来进行哺乳动物动物为模型。考虑到有机体小脑和鼠类小脑结构的巨大区别,学术研究有机体少突粒状细胞核发育不良究竟具备相同性质笨拙尤为重要。

2020年7同年16日,马里兰大学旧金山分校Arnold Kriegstein实验室(黄薇博士为主导第一译者和主导通信译者)在Cell杂志上在线发表了文中Origins and Proliferative States of Human Oligodendrocyte Precursor Cell的学术研究论文。这项社会活动围绕有机体胚胎发育不良反复中会少突粒状前皮肤上质核(OPC)的双生子可能、裂解能力和扩散方式落幕学术研究,从而揭示有机体小脑视大脑皮质扩张(white matter expansion)的细胞核和水分子前提。

脊椎动物在视大脑发育不良中会另行造成了了哺乳动物动物所没有人的无用中会心outer subventricular zone (oSVZ)。Kriegstein实验室于十年前在oSVZ中会挖掘借助于了一种特化的马蹄形粒状细胞核outer radial glia (oRG)对于大脑起因 (neurogenesis) 和视大脑灰质(gray matter)的扩张至关重要,并于五年前鉴定借助于oRG的标记性状。但oRG究竟透过粒状起因,值得注意是oRG能否分立转化少突粒状细胞核,学术界仍然以来缺乏有力的学术研究证据。原因在于在脊椎动物中会容易上面和特定细胞核类别,而oRG在具备转性状性状的哺乳动物动物中会又非常稀有。在这项社会活动中会,学者首先来进行单细胞核DNA和虚拟重构,鉴定借助于一条从oRG 到OPC的细胞核分立双生子,并且挖掘借助于了一类另行的上端前皮肤上质核(命名为Pre-OPC) 介导了从oRG到OPC的分立。然后学者对胚胎脑片透过组织学皮肤上,确实找到oSVZ范围中会大量宽期存在的oRG、Pre-OPC和OPC以及介于两两天和细胞核密切关系的过渡上端态细胞核。接下来学者通过抗菌株富集的工具从另行鲜的医学组织样品中会必要浓缩各类天和细胞核,并透过体外分立和类固醇检视,从而确定oRG必须分立造成了Pre-OPC,后者进一步分立造成了OPC。终于,学者对抗菌株浓缩的天和细胞核透过菌株上面、细胞核移植、脑片培养和可实现显微高分辨率,观测了三种不同类别天和细胞核崩解和迁移的高效率不道德,并透过两两对比。上述一系列实验试验中会灵宽类特有的oRG也能支持粒状起因,从而为有机体少突粒状细胞核的转化包括哺乳动物不具备的额外天和细胞核可能。另外与大脑起因相对于应以,少突粒状细胞核发育不良反复中会也宽期存在上端前皮肤上质核,大相迳庭之前媒体的透过大脑起因的TBR2阳性的IPC,这类另行定义的Pre-OPC为EGFR+SOX2+OLIG2+,分布于oSVZ中会,并且具备相同的跳跃式崩解高效率不道德(Mitotic Somal Translocation)。在宽阔oSVZ范围中会相当多宽期存在的oRG和Pre-OPC这两种天和细胞核为OPC的大量造成了包括充分的细胞核可能。

运用可实现显微高分辨率和BrdU类似物连续上面这两种不同的实验工具,学者都挖掘借助于在一个相对于宽的时间窗内(GW20-24)已经实现细胞核爱人提议的OPC仍必须马不停蹄的连续崩解,从而大大扩增了天和细胞核库,为进一步分立造成了成熟的少突粒状细胞核和髓鞘包括相当多的前皮肤上质核可能。这与以前媒体的小鼠中会学术研究结果大相径庭,后者在相对于应以的发育不良中会期(P0-3)的OPC呈现经常性状态或经历一轮细胞核崩解后迅速终分立呈现借助于少突粒状细胞核。

以往的媒体说明了在大脑起因中会天和细胞核崩解造成了的子细胞核经常相依----。经典的范例是马蹄形状粒状(radial glia, RG)不对称崩解造成了的大脑纤维将沿着其姊妹RG攀爬,而RG通过连续不对称性崩解年末造成了的合子大脑纤维将在视大脑聚集排列成细胞核奎尔。在对于OPC的可实现显微高分辨率辨别中会,学者挖掘借助于一个非常像是的周期性:OPC崩解造成了的两个合子细胞核密切关系强烈排挤, 向显然方向迅速迁移。这与其它类别的崩解细胞核(除此以外RG和IPC在内)明显不同,可能有助于另行生OPC在视大脑中会的并能扩散以降低局部电导率和实现均匀分布。为了学术研究OPC子细胞核相互排挤的水分子前提,译者通过单细胞核DNA对比了OPC同RG和IPC的性状表示谱区别,找到一种OPC特异的原钙粘附蛋白大家族的组织PCDH15。无论是在RNA总体上运用RNA分心还是在蛋白总体上运用抗体阻断从而摧残PCDH15的功能,都必须合理依赖性OPC子细胞核密切关系的排挤周期性。进一步的可实现显微高分辨率辨别或者崩解标记蛋白KI67皮肤上的结果均说明了,阻断OPC子细胞核的排挤不道德将明显依赖性合子OPC的再次崩解。这就是说PCDH15介导的子细胞核相互排挤关键作用促进了OPC的合理扩散和并能崩解。

综合上述学术研究结果,有机体胚胎发育不良中会期中会少突粒状前皮肤上质核的这三大性质(额外可能,持续崩解,并能扩散)将充分利用少突粒状细胞核的转化比例,从而促进小脑视大脑的皮质扩张。在文章后半段的探讨大多,译者还列举了运用单细胞核DNA挖掘借助于的除PCDH15以外其它表示于OPC的选择性性状,未来对于这些性状功能的学术研究将更深人们对于粒状起因的认识。另外,译者还提到现在对于小脑视大脑发育不良反常性病症的学术研究经常高度集中会在大脑起因上,粒状发育不良反常经常被当作是继发性损害;而本文的单细胞核DNA试验中会很多医学上媒体的致病性状不仅表示于大脑纤维,而且在粒状细胞核如OPC中会也有较高的转录总体,这提示着粒状细胞核在病症起因中会的病变关键作用以及遗传性大脑发育不良病症的细胞核多态性。

原始借助于处:

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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