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繪制出靈長(zhǎng)類(lèi)海馬衰老的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜
點(diǎn)擊次數(shù):1066 發(fā)布時(shí)間:2022-5-6
海馬體作為腦的重要組成部分,在學(xué)習(xí)和記憶中發(fā)揮重要作用。隨著年齡增長(zhǎng),海馬功能逐漸退化,導(dǎo)致認(rèn)知功能的減退以及多種人類(lèi)神經(jīng)退行性疾病發(fā)生。由于海馬結(jié)構(gòu)復(fù)雜,細(xì)胞組成具有高度異質(zhì)性,傳統(tǒng)研究技術(shù)難以精確揭示海馬衰老過(guò)程中不同細(xì)胞類(lèi)型的衰老規(guī)律及分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。此外,由于倫理及樣本來(lái)源的限制,不同年齡階段的健康人類(lèi)海馬組織很難獲取,這在一定程度上限制了對(duì)人類(lèi)海馬衰老機(jī)制的深入理解,并進(jìn)一步制約了腦衰老及神經(jīng)退行性疾病干預(yù)手段的發(fā)展。
中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組,與首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院王思課題組合作研究論文。該研究系統(tǒng)地繪制了靈長(zhǎng)類(lèi)海馬衰老的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜,揭示了增齡伴隨的海馬功能減退的分子機(jī)制,為發(fā)掘海馬衰老及相關(guān)退行性疾病的早期預(yù)警標(biāo)志和潛在干預(yù)靶標(biāo)提供了重要依據(jù)。
科研人員分別獲取了年輕和年老食蟹猴的海馬組織,通過(guò)組織學(xué)分析發(fā)現(xiàn)年老食蟹猴海馬組織呈現(xiàn)出基因組與表觀基因組不穩(wěn)定性的加?。ò―NA損傷反應(yīng)增加及異染色質(zhì)丟失),以及蛋白穩(wěn)態(tài)失衡和炎癥加劇等系列組織衰老相關(guān)特征。為進(jìn)一步明確靈長(zhǎng)類(lèi)海馬衰老過(guò)程中的細(xì)胞和分子改變,研究人員利用高精度單核轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù),系統(tǒng)地揭示了神經(jīng)干細(xì)胞、瞬時(shí)擴(kuò)增祖細(xì)胞(TAPC)、未成熟神經(jīng)元、興奮/抑制性神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞等12種海馬主要細(xì)胞類(lèi)型的基因表達(dá)特征。分析表明,瞬時(shí)擴(kuò)增祖細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞受衰老影響最大,表現(xiàn)為具有更多的衰老相關(guān)差異表達(dá)基因以及富集了更多的神經(jīng)退行性疾病的高風(fēng)險(xiǎn)基因。通過(guò)繪制神經(jīng)發(fā)生軌跡的偽時(shí)間曲線及基因表達(dá)動(dòng)力學(xué)分析,研究發(fā)現(xiàn)年老海馬組織中神經(jīng)發(fā)生減退主要體現(xiàn)在早期的瞬時(shí)擴(kuò)增祖細(xì)胞增殖能力下降,以及晚期神經(jīng)元功能受損。此外,研究人員通過(guò)對(duì)年老海馬組織微環(huán)境組成細(xì)胞的分析,發(fā)現(xiàn)老年小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞亞群中的促炎反應(yīng)升高,促進(jìn)了神經(jīng)炎性微環(huán)境的形成,這可能加劇了年老海馬組織中神經(jīng)發(fā)生的減損,并可能進(jìn)一步導(dǎo)致認(rèn)知功能下降及神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生。
該研究在國(guó)際上報(bào)道了靈長(zhǎng)類(lèi)海馬衰老的高精度單核轉(zhuǎn)錄組圖譜,系統(tǒng)地解析了靈長(zhǎng)類(lèi)海馬組織中多種細(xì)胞類(lèi)型的衰老變化規(guī)律,揭示了海馬衰老的主要分子特征,包括神經(jīng)發(fā)生受損的細(xì)胞內(nèi)在因素及外部微環(huán)境因素的變化。該研究加深了關(guān)于海馬結(jié)構(gòu)和功能增齡性變化的認(rèn)識(shí),闡明了海馬衰老過(guò)程的關(guān)鍵易感細(xì)胞類(lèi)型及易感分子,為評(píng)估靈長(zhǎng)類(lèi)海馬衰老程度及預(yù)警神經(jīng)退行性疾病提供了潛在的診斷生物標(biāo)志物,并為發(fā)展靶向干預(yù)腦衰老及相關(guān)神經(jīng)退行性疾病的新策略奠定了重要的理論基礎(chǔ)。