人脑包含大约1710 亿个细胞,其中略多于一半(大约860 亿个)是神经细胞。这860 亿个神经细胞代表了具有数百种特殊类型和功能的多样化细胞群,但它们都来自神经细胞的三系——神经元、少突胶质细胞和星形胶质细胞。所有三种细胞系均源自神经干细胞和放射状神经胶质祖细胞池,这些细胞在妊娠中期的快速发育过程中经历产前妊娠。了解这些放射状胶质细胞,它们如何分化成这三种细胞系,以及这三种细胞系如何分化成不同的神经细胞,将对医学研究产生巨大的好处。
荧光激活细胞分选用于根据细胞表面免疫表型从单细胞悬浮液中分离脑组织中的细胞类型。细胞被索引(荧光记录)并彼此分离。对这些分离的细胞进行单细胞RNA 测序以捕获它们各自的转录组。通过将表面标记图谱与索引和转录组相结合,作者获得了每种细胞类型的图谱,可用于后续鉴定。他们还测量了另外352 个表面标记的表达,这些标记在最初的分离方案中没有使用,并且可以在未来更好地区分细胞。
索引排序数据允许每个测序细胞映射到其天然免疫表型,这些作者发现RNA 和细胞表面蛋白表达并不总是相关。一些看起来相同的细胞可能具有不同的功能。这种策略产生功能相似的分选细胞群,允许分离特定类型的神经干细胞和祖细胞进行分析。
作者鉴定了10 种类型的神经干/祖细胞,并通过将它们直接移植到免疫功能低下的新生小鼠的大脑中来表征这些细胞的行为。 6 个月后,这些细胞在整个大脑中广泛迁移和定植,并分化为所有三种主要神经细胞系。通过观察单个细胞类型传播的方式和位置,他们可以得出一些关于合适活动位点的初步结论。虽然该实验只是为了测试该方法的可行性,但它们揭示了双能神经胶质祖细胞的独特功能特征,这在以前没有被描述过。
这些作者成功地测试了这一概念,并发现可以根据细胞表面标记从发育中的大脑中分离出不同的细胞类型。如果所使用的方法可以扩展到其他类型的干细胞,科学家们对细胞在大脑或其他器官中发挥的特定功能、机制和作用水平的理解可能会大大增加。