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博亚体育app官网入口_Nature:构建出人类脑血管细胞图谱

点击量: 966     作者: 博亚体育app官网入口     时间: 2022-03-16 08:29:26

Nature:构建出人类脑血管细胞图谱
  1. 脑血管细胞
  2. 壁细胞
  3. 周细胞
  4. 光滑肌细胞
  5. 成纤维细胞
  6. 分区
  7. 血脑樊篱

来历:本站原创 2022-02-26 15:06

在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院的研究人员现在对人类年夜脑组织中这些难以发现的细胞进行了普遍的阐发,构建出脑血管细胞类型和其功能的综合图谱。相干研究成果在2022年2月14日在线颁发在Nature期刊上。

2022年2月26日讯/生物谷BIOON/---固然神经元和神经胶质细胞(glial cell)是迄今为止年夜脑中数目最多的细胞,但很多其他类型的细胞也阐扬侧重要感化,此中包罗脑血管细胞(cerebrovascular cell)。脑血管细胞构成了向年夜脑输送氧气和其他营养物的血管。

这些脑血管细胞只占年夜脑细胞的0.3%,也组成了血脑樊篱。血脑樊篱是一个相当主要的界面,避免病原体和毒素进入年夜脑,同时答应要害的营养物和旌旗灯号经由过程。在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院的研究人员现在对人类年夜脑组织中这些难以发现的细胞进行了普遍的阐发,构建出脑血管细胞类型和其功能的综合图谱。相干研究成果在2022年2月14日在线颁发在Nature期刊上,论文题目为“Single-cell dissection of the human brain vasculature”。

他们的研究还揭露了健康人和亨廷顿病患者的脑血管细胞之间的差别,这可能为医治亨廷顿病的潜伏方式供给新的靶标。血脑樊篱的粉碎与亨廷顿病和很多其他神经退行性疾病有关,而且常常在任何其他症状呈现之前几年就已产生。

论文配合通信作者、麻省理工学院年夜脑与认知科学系副传授Myriam Heiman说,“我们认为这多是一条很是有前程的路子,由于脑血管比位在年夜脑血脑樊篱内的细胞更轻易取得医治。”

综合图谱

脑血管细胞组成了向年夜脑输送氧气和营养物资的血管收集,它们还帮忙断根碎片和代谢物。这类血管收集的功能障碍被认为增进亨廷顿病、阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病中不雅察到的有害影响的堆集。

在脑血管中发现了很多类型的细胞,但因为它们只占年夜脑中细胞的一小部门,是以很难取得足够的细胞来用单细胞RNA测序进行年夜范围阐发。这类研究可以破译单个细胞的基因表达模式,按照这些细胞中哪些基因开启,供给年夜量关在特定细胞类型功能的信息。

在这项新的研究中,这些作者可以或许取得跨越100人身后脑组织样本,和17人在医治癫痫爆发的手术中切除的健康脑组织样本。比拟在这些身后脑组织样本,这些在脑部手术中切除的脑组织来自在更年青的患者,这使得他们也可以或许辨认出与春秋相干的血管差别。他们操纵离心法富集了这些脑外科手术切除的脑组织样本中的脑血管细胞,并经由过程一种按照脑血管细胞表达的某些标记物辨认脑血管细胞的计较“分选”管道对身后的脑组织样本中的这些细胞进行检测。

图片来自Pixabay/CC0 Public Domain。

这些对跨越16000个脑血管细胞进行了单细胞RNA测序,并操纵这些细胞的基因表达模式将它们分为11种分歧的亚型。这些亚型包罗位在血管内壁的内皮细胞;壁细胞(mural cell),包罗毛细血管壁中发现的周细胞(pericyte)和有助在调理血压和血流的光滑肌细胞;和成纤维细胞(一种布局细胞)。

论文配合通信作者、麻省理工学院计较机科学与人工智能尝试室计较机科学传授Manolis Kellis说,“这项研究使我们可以或许聚焦在这类相当主要的增进了年夜脑中所有功能的细胞类型。我们在这项研究中所做的是之前所未有的分辩率在上百人中领会组成脑血管的细胞类型的多样性。”

这些作者还发现了一种称为分区(zonation)的现象的证据。这意味着位在血管内壁的内皮细胞按照它们所处的位置---小动脉、毛细血管和小静脉---表达分歧的基因。另外,在他们发现的数百个在这三个区域表达分歧的基因中,只有年夜约10%的基因与之前在小鼠脑血管中不雅察到的产生分区的基因不异。

Heiman说,“我们不雅察到了良多人类的特异性。我们的研究供给了一个标记物清单,和对这三个分歧区域的基因功能的新看法。这些是我们认为从人类脑血管角度来看很主要的工具,由于物种之间的守旧性其实不完善。”

血脑樊篱粉碎

这些作者还用他们的新血管图谱阐发了一组来自疾病患者的身后脑组织样本,证实了它的普遍适用性。他们专注在亨廷顿病,这类疾病的脑血管异常包罗血脑樊篱的泄露和更高的血管密度。这些异常凡是在与亨廷顿病相干的任何其他症状之前呈现,并可经由过程功能性磁共振成像(fMRI)不雅察到。

在这项研究中,这些作者发现,与健康的脑血管细胞比拟,亨廷顿病患者的脑血管细胞在基因表达方面呈现了很多转变,包罗MFSD2A基因的表达削减,此中MFSD2A是一种限制脂质经由过程血脑樊篱的要害转运卵白。他们认为,该转运卵白的损失,和他们不雅察到的其他转变,可能有助在增添血脑樊篱的泄露。

他们还发现介入增进了新血管发展的Wnt旌旗灯号通路的基因上调,并且血管内皮细胞表示出不测的强烈免疫激活,这可能进一步致使血脑樊篱掉调。

Heiman说,因为脑血管细胞可以经由过程血液取得,它们有潜力成为可能医治亨廷顿病和其他神经退行性疾病的诱人靶标。这些作者现在打算测试他们是不是可能可以或许向这些细胞递送潜伏的药物或基因疗法,并在亨廷顿病的小鼠模子中研究它们可能具有的医治结果。

Heiman说,“鉴在脑血管功能障碍在更多疾病特异性症状呈现前几年就已呈现,或许它是疾病进展的一个增进身分。假如这是真的,并且我们可以避免这类环境,这多是一个主要的医治机遇。”

除这些作者在这项研究中探讨的脑血管细胞以外,他们还打算从他们的组织样本平分析更多的RNA测序数据。

Kellis说,“我们的方针是成立一种系统性的单细胞图谱,在健康、疾病和衰老的环境下,在数以千计的人类年夜脑样本平分析年夜脑功能。这项研究是这类图谱的一小部门,阐发了0.3%的细胞。我们正在多个使人兴奋的合作中积极阐发其他99%的细胞,很多新的看法将继续摆在眼前。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:Francisco J. Garcia et al. Single-cell dissection of the human brain vasculature. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04521-7.

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