Science: 单细胞测序技术绘制神经炎症中髓系亚群分化图谱

在健康的中枢神经系统(CNS)中，包括实质细胞和非实质细胞在内的天然免疫细胞间室具有高度的多样性。在神经炎症发展的过程中，伴随着循环髓细胞的补充，免疫细胞的组成变得尤为复杂。但是，科学家们对神经炎症中髓系亚群的特异性分化机制知之甚少，这些亚群在中枢神经系统病理过程中的转录变化和动力学特征也尚不明确。

单细胞测序：神经炎症期间髓系细胞分化图谱

由于哺乳动物神经系统的细胞构成具有高度的异质性和复杂性，传统研究方法无法很好的区分CNS细胞亚群。本项研究采用单细胞转录测序技术（single-cell RNA sequencing，scRNA-seq），这项技术基于新一代测序技术（Next generation sequencing, NGS），可以在单个细胞分辨率下，探究细胞的基因表达模式和形态学等表型特征之间的关系，进而揭示神经系统中复杂的基因调控网络和细胞分化谱系。scRNA-seq 技术彻底得解决了细胞异质性问题，尤其适用于研究神经细胞这样高度异质性的细胞群体。 

通过深入的单细胞转录组分析、发育轨迹分析、体内成像、克隆分析和转基因小鼠细胞系分析，研究者们对神经炎症过程中几个中枢神经系统间室未检测到的髓系亚群进行了全面的解析。

内源性巨噬细胞疾病诱导分化的鉴定

健康和疾病过程脑巨噬细胞——小胶质细胞亚群的鉴定

研究者们发现，在不同的中枢神经系统分析区域内，稳态细胞特异性的分布相当一致，而在神经炎症病理的发展和延续的过程中，免疫细胞的分化方式更加多变，与炎症相关的髓系亚型特异性分化愈加明显。这是由不同比例的组织巨噬细胞群体的特异介导的：在炎症过程中，CNS巨噬细胞亚群自我更新，随机增殖，向克隆扩增方向转移。 

尽管CNS中存在的巨噬细胞在疾病过程中迅速产生了适应炎症环境的亚群，但是它们作为抗原提呈细胞（APCs， Antigen-presenting cells ）的作用与神经炎症的病理作用没有特别明显的关系。因此在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE，experimental autoimmune encephalomyelitis）期间，树突细胞 （dendritic cell ）和单核细胞来源的高度分化的细胞，仍然是抗原呈递的主要参与者。 

这项研究为我们绘制了中枢神经系统中髓系亚群的动态图谱，揭示了神经炎症期间髓细胞亚群特征分子的复杂变化。在 EAE 期间中枢神经系统特异性髓样细胞亚群的鉴定为治疗方法的改善提供了理论基础。而在与神经炎症相关的另一种疾病——多发性硬化症中，目前大多采用整体免疫抑制治疗，而根据这项研究可以设计出针对不同免疫细胞的靶向治疗，从而更大程度的改善疗效。

让我们一起期待进一步的研究。

参考文献：

1 Jordão, M. J. C. et al. Single-cell profiling identifies myeloid cell subsets with distinct fates during neuroinflammation. Science 363, eaat7554, doi:10.1126/science.aat7554 (2019). 2.https://www.nature.com/news/single-cell-sequencing-made-simple-1.22233 

3. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1934590918303928 

4. https://en.wikipedia.org/wiki/Single_cell_sequencing

作者信息

作者：Camille （brainnews创作团队成员）

校审/排版：Simon  （brainnews编辑部）

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