單細胞轉(zhuǎn)錄組分析小鼠初級體感神經(jīng)元

背根神經(jīng)節(jié)(DRG)體感神經(jīng)元具有十二種以上形態(tài)和生理功能不同的亞型，這些亞型協(xié)同感受內(nèi)部和外部環(huán)境的信息。目前尚不清楚，體感神經(jīng)元的不同亞型如何在發(fā)育過程中獲得其特有的生理、形態(tài)和突觸特性，從而感受非傷害性和傷害性的熱、化學和機械刺激。美國哈佛大學醫(yī)學院神經(jīng)生物學系的David D.Ginty教授及其研究團隊，使用單細胞全基因組轉(zhuǎn)錄組學分析，結(jié)合分子遺傳學方法探究體感神經(jīng)元亞型多樣化的轉(zhuǎn)錄機制，并首次揭示體感神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄組圖譜特性。為研究初級體感神經(jīng)元每個亞型轉(zhuǎn)錄成熟的發(fā)育進程，他們繪制了小鼠初級體感神經(jīng)元譜系的細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）體感神經(jīng)發(fā)生以轉(zhuǎn)錄非特化狀態(tài)(transcriptionally unspecialized state)產(chǎn)生神經(jīng)元，此時轉(zhuǎn)錄因子共表達于DRG神經(jīng)元。隨著發(fā)育的進行，轉(zhuǎn)錄因子逐漸表達于特定亞型的神經(jīng)元。例如：轉(zhuǎn)錄因子Runx1和Runx3在E11.5的DRG神經(jīng)元中共表達。然而，在成年DRG神經(jīng)元，Runx1主要表達在無髓鞘的感覺神經(jīng)元，而Runx3僅表達在成熟本體感受器，二者幾乎沒有共表達。（2）對缺乏轉(zhuǎn)錄因子的突變小鼠DRG神經(jīng)元進行單細胞轉(zhuǎn)錄組學分析發(fā)現(xiàn)，從廣泛表達到限制表達(broad-to-restricted)的轉(zhuǎn)錄因子，協(xié)助DRG神經(jīng)元中亞型特異性基因的表達。例如：轉(zhuǎn)錄因子Pou4f2和Pou4f3在E11.5的DRG神經(jīng)元中共表達。然而，在成年DRG神經(jīng)元，Pou4f2和Pou4f3幾乎沒有共表達。Pou4f2主要表達在Aβ-低閾值機械感受器(Aβ-LTMR)、Aδ-LTMRs和C-LTMRs。Pou4f3主要表達在降鈣素基因相關肽-αs (CGRP-αs)和CGRP-ηs。與同窩對照相比，表達于Pou4f2+或Pou4f3+神經(jīng)元中的亞型特異性基因，在Pou4f2?/?小鼠或Pou4f3?/?小鼠中表達下降。（3）誘導神經(jīng)元靶向生長的神經(jīng)生長因子(NGF)，影響細胞亞型特異性基因表達模式。結(jié)論：來自于中間和最終靶向區(qū)域產(chǎn)生的信號，通過調(diào)節(jié)亞型特異性轉(zhuǎn)錄因子的表達，將細胞從轉(zhuǎn)錄非特化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)錄特化的不同亞型，從而促進了神經(jīng)元的多樣化。