单细胞图谱揭示发育中的小鼠大脑中的脑膜白细胞异质性（附细胞marker基因列表）|单细胞专题

在进入正文前，小编告知小伙伴们一个振奋人心的消息：联川生物依托于海量的项目经验、文献和公共数据库，构建了自有细胞鉴定In-House Marker基因数据库（LC Auto Cell Type Marker，LC-ACTM），解决单细胞研究中“难鉴定、鉴定不全”的瓶颈问题，为单细胞数据挖掘提供强有力的保障！目前数据库仍在持续更新中，本文中关于人类支气管上皮细胞亚型的Marker基因已被收录进LC-ACTM中，详见文末！

今天跟大家分享一篇今年发表在GENES & DEVELOPMENT （IF：11.361）上的关于单细胞图谱类的文章，该文主要是对新生小鼠脑膜白细胞进行研究，并且生成了第一个在正常条件下和围产期脑损伤后新生小鼠脑膜白细胞的综合转录图谱。接下来，跟着小编整理思路图（图1）来看一下这篇文章吧~

图1 思路流程图

研究背景：
脑膜是中枢神经系统 (CNS) 的一部分，可以防止来自可能影响脑实质的外围的潜在威胁。最近的研究揭示了脑膜驻留细胞和浸润免疫细胞在生理条件下和脑病理学中对不同刺激做出反应的作用。然而，尽管已经研究了脑膜成纤维细胞多样性和功能的发展，但人们对新生儿脑膜免疫细胞在 CNS 发育和病理学中的作用知之甚少。啮齿动物产后第一周的特点是中枢神经系统快速发育，类似于人类在妊娠晚期和围产期的发育。小鼠的出生后第 2-7 天 (PND) 对应于人类的第 23-32 周，这是一个最容易受到白质损伤的阶段，白质损伤是早产儿最常见的损伤类型之一且早产儿脑病等早产脑损伤可导致认知和运动障碍。
结果展示：
首先，作者分别从PND4（Postnatal days 产后四天）正常小鼠和 HI 6（hypoxia ischemia 缺血缺氧损伤6小时）小鼠中分选表达中等和高水平 CD45 (CD45int+high) 的脑膜白细胞，并进行 scRNA-seq。获取数据后，通过免疫和神经细胞群的标记物分层确定了七个细胞类型：边界相关巨噬细胞 (BAM)、小胶质细胞样细胞、单核细胞、中性粒细胞、T 细胞、ILC 和 B 细胞。（图2）

图2

接着，分别对正常小鼠和损伤小鼠的脑膜白细胞进行分析和对比。作者通过maker基因可视化和免疫荧光染色证实了新生小鼠脑膜中的大多数巨噬细胞是 BAMs和小胶质细胞类细胞。由于BAMs、单核细胞和小胶质细胞样细胞有几个共同的标志物，通常很难明确区分，因此作者进行了轨迹分析，以确定新生儿脑膜 BAMs、小胶质细胞样细胞和单核细胞。同时，为了进一步进行分析，作者对新生儿脑膜 BAM 与从成年小鼠脑膜的现有 BAM 数据库进行了比较（图3）。通过与数据库中成年小鼠的数据进行比较发现，与成人相比，新生儿 BAM 显示出细胞骨架和免疫反应相关的发育变化，脑膜单核细胞表现出不同的免疫反应。

图 3

另外，通过与与实质小胶质细胞相比，新生儿脑膜小胶质细胞类细胞群可能保留了实质小胶质细胞的典型功能，但也显示出不同的免疫反应调节和不同的特征。而对于HI 后 6 小时的新生小鼠脑膜中白细胞群的影响，该研究表明，中性粒细胞簇是唯一受 HI 影响的群体，无论是在细胞频率方面（增加了三倍）还是在基因表达方面。使用G6D (Ly6g) 对中性粒细胞进行免疫组织化学染色证实，与正常新生小鼠脑膜相比，HI 后 6 小时脑膜中的中性粒细胞密度增加。通过对中性粒细胞中显著上调的基因进行功能分析以及进行细胞周期分析，发现在HI早期，信号级联反应被触发，诱导中性粒细胞扩增，作为响应脑实质组织损伤的炎症过程的一部分，可能是通过紧急粒细胞生成等机制。（图 4）

图 4

最后，作者分析了 BAM 和单核细胞对 HI 的反应。这些群体显示出基因表达的差异，而 HI 和原始样本之间的细胞频率没有显着差异，根据对这些差异基因进行功能分析发现新生儿脑膜 BAM 和单核细胞在这个早期阶段对 HI 发生反应并诱导炎症基因反应，并且 BAM 还触发了与神经元增殖和生长相关的功能的下调。

结论：
该项研究确定了几乎所有已知的白细胞亚型，并发现了新生儿和成人边界相关巨噬细胞之间的差异，从而强调了新生儿边界相关巨噬细胞与其成人巨噬细胞相比，在免疫反应方面的功能不成熟。另外，还确定了可能参与白质发育的新型脑膜小胶质细胞样细胞群。在缺氧缺血性损伤后的早期，中性粒细胞数量增加，粒细胞生成增加，表明脑膜是免疫细胞扩增的重要部位，对新生儿脑损伤后炎症级联反应的启动有影响。总而言之，该项研究提供了关于脑膜白细胞在健康和疾病发展的早期阶段的重要性的单细胞图谱。如果对于脑膜白细胞或者对于单细胞图谱类文章套路感兴趣的话，本文不妨一读~最后，奉上这篇文献所使用的不同细胞类型的marker基因，已被收录进LC-ACTM中，云工具链接：https://www.omicstudio.cn/tool/ten_x/show?path=demo&id=47

物种	组织类型	细胞类型	marker基因(表达)
Mus musculus	新生小鼠脑膜_CD45+	meninges	边界相关巨噬细胞 (BAM)	border-associated macrophages (BAMs)	Stab1;Pf4;Ms4a7;Mrc1;Lyve1;lgfbp4;Fcna;F13a1;Dab2;Cbr2
Mus musculus	新生小鼠脑膜_CD45+	meninges	小胶质细胞样细胞	microglia-like cells	Spp1;Sparc;Siglech;Serpine2;P2ry12;Olfml3;Hexb;Crybb1;Cd91;Cd81
Mus musculus	新生小鼠脑膜_CD45+	meninges	单核细胞	monocytes	S100a6;Plac8;Napsa;Lgals3;H2-Eb1;H2-Ab1;H2-Aa;Gngt2;Ear2;Cd74
Mus musculus	新生小鼠脑膜_CD45+	meninges	中性粒细胞	neutrophils	Sta2;Stfa1;S100a9;S100a8;Retnlg;Gm5483;Camp;BC100530
Mus musculus	新生小鼠脑膜_CD45+	meninges	T 细胞	T cells	Tmsb10;Thy1;Sept1;Ptprcap;Ms4a4b;Ltb;Cd3g;Cd3e;Cd3d;Cd163I1
Mus musculus	新生小鼠脑膜_CD45+	meninges	先天淋巴细胞（ILC）	ILCs	Tmsb10;Tcrg-C1;Pprcapl;Mcpt8;fim1;Id2;Hdc;Cpa3;Ccl5;AW112010
Mus musculus	新生小鼠脑膜_CD45+	meninges	B 细胞	B cells	Vpreb3;Mzb1;Ms4a1;Ly6d;Lglv1;lglc3;Ebf1;Cd79b;Cd79aj;Cd74

原文链接：

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8336895/

doi：10.1101/gad.348190.120

相关阅读

点击下方图片进入云平台资料汇总：

所见即所得，绘图高规格

联川云平台，让科研更自由