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Cell:揭秘激活神经干细胞的信号

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来自同济大学医学院、加州大学洛杉矶分校、南昌大学等处的研究人员报告称,他们利用单细胞RNA测序技术,同时运用加权基因共表达网络分析(WGCNA),揭示出了激活休眠神经干细胞的信号。这一重要的研究结果发布在5月21日的《细胞》(Cell)杂志上。

同济大学医学院的李思光(Siguang Li)教授以及孙毅(Yi Eve Sun)教授是这篇论文的共同工作。李思光教授主要从事细胞分化过程中的表观遗传调控机理研究,着重研究干细胞定向分化过程中的非编码RNA调控网络和RNA介导的DNA甲基化调控机制。孙毅教授的主要研究方向是神经系统发育和疾病的表观遗传学及分子机制研究。

成体哺乳动物大脑中的神经发生贯穿整个生命周期。神经干细胞的分化及自我更新是这一过程的基础并对神经组织的修复和维持起着重要作用。许多神经退行性疾病也与其功能的失调相关。深入研究成体神经干细胞最终将有助于干细胞治疗方案的确定。然而由于成体神经干细胞相对稀缺以及它们周围环境的复杂性,使得确定这些细胞的分子生物学性状尤其具有挑战性。

单细胞RNA测序(single-cell RNA-sequencing, SCRS)是分析单个细胞或微量RNA中基因组表达的一个强有力的技术。与微阵列技术相比, SCRS能检测出更多的转录组, 灵敏度更高; 既能分析同一基因的多个转录本及其对应的蛋白类型, 也能检测已知基因中新的剪接点; 还具有准确度高、噪音低等优点。近年来研究人员开始利用这一技术来克服研究中起始样本量少的瓶颈。

在这篇Cell文章中作者们报告称通过采用单细胞RNA测序技术,同时运用加权基因共表达网络分析(WGCNA),揭示出了成年小鼠前脑神经发生区域CD133+/GFAP−室管膜(E)细胞的分子特征。令人惊讶的是,他们发现室管膜CD133+/GFAP−休眠细胞独特基因网络中的重要枢纽基因,包含较多的免疫应答基因以及血管生成因子受体编码基因。给予血管内皮生长因子(VEGF)可激活侧脑室以及第四脑室CD133+室管膜神经干细胞(NSCs),加上碱性成纤维生长因子(bFGF)则诱导了随后的神经谱系分化和迁移。

这些研究结果表明了中枢神经系统整个脑室表面都存在有休眠的室管膜神经干细胞,并揭示出了在损伤之后可让它们激活的丰富信号。


作者简介:

孙毅

1987年于复旦大学毕业获得学士学位,后就读于美国凯斯西储大学神经生物学专业,并于1996年获得博士学位。后在哈佛大学神经发育生物学系从事博士后研究工作。长期致力于神经系统发育和疾病的表观遗传学及分子机制研究。在神经发育方面主要贡献在于阐明了神经干细胞或祖细胞在往神经元或胶质细胞分化过程中命运决定的分子机制, 包括首次发现LIF激动的JAK-STAT pathway 是星形胶质细胞命运决定的主要通路(co 1st author Science, 1997), 首次阐明决定神经元命运的pro-neural bHLH 因子和JAK-STAT pathway 之间的相互抑制作用(1st author Cell, 2001)。于2001年孙毅教授在美国加州大学(UCLA)建立实验室后潜心研究DNA甲基化,组蛋白修饰,及非编码RNA在神经系统发育,包括细胞命运决定,神经元功能成熟,及其可塑性变化过程中的作用。在神经疾病研究方面,她的实验室是最早开始用人类ES细胞iPS细胞做神经系统疾病模型的实验室之一, 并取得了突破性成果。2009年回国后,开始进行大量转化医学研究主要在干细胞治疗脊髓损伤方面开始了一系列原创性的研究。另外在用干细胞建立孤独症模型方面已取得突破性成果。她带领的团队在同济大学原创性地研发了体细胞单细胞全基因组转录本的RNA深度测序方法并用于研究成体神经干细胞的分子生物学性状,探讨成体干细胞及肿瘤干细胞静息活化过程中的机制,该技术对未来寻找各类疾病包括衰老的分子标记会有划时代的推动。孙教授先继以通讯作者身份在Science (两篇), Nature Neuroscience, Neuron, PNAS等杂志上发表多篇论文。承担和参与多项国家973重大研究计划,国家自然基金重点项目及面上项目的研究工作,在国际神经发育研究领域颇有影响力。

李思光

中山大学博士,美国国立卫生研究院博士后,现任同济大学医学院教授。主要从事细胞分化过程中的表观遗传调控机理研究,着重研究干细胞定向分化过程中的非编码RNA调控网络和RNA介导的DNA甲基化调控机制。开展了遗传性疾病的基因组关联分析,发现了GLUT9与血液尿酸水平的相关关系及其对尿酸水平的调控机理。完成国家级和省部级课题十余项,目前参与了两项973项目的研究工作。获江西省科技进步二等奖一项、国家教委科技进步三等奖一项。在《PLoS Genetics》、《Nuclei Acid Research》、《J Biol Chem》等学术刊物上发表了一系列有关非编码RNA研究、遗传性状基因组关联分析的论文。

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