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细胞图揭示了肠道神经元的多样性

通过/ 2020年10月21日
肠道神经元和神经胶质(红色和绿色)是脆弱的,并与结肠中的其他细胞(蓝色)交织在一起,使它们难以分离。
神经元网络:肠道神经元和神经胶质(红色和绿色)是脆弱的,并与结肠中的其他细胞(蓝色)交织在一起,使它们难以分离。

E. Drokhlyansky, C. Smillie, N. Van Wittenberghe和L. Caplan / Broad研究所提供

一份新的图谱详细描述了小鼠和人类肠道神经元和其他细胞的基因表达1

关于40%患有自闭症或其他发育障碍的儿童有胃肠道问题,对此研究人员提出了许多解释。一些研究表明基因突变与自闭症有关影响肠道中的神经元

在这项新研究中,研究人员对5068只小鼠和1445只人类肠道神经元的基因表达进行了分析细胞。通过绘制肠道神经元和结肠其他细胞之间潜在的相互作用,他们突出了肠道神经元和免疫细胞之间的许多联系。

此外,研究小组还发现了几个与人类肠道神经元表达的自闭症和其他病症相关的基因。与自闭症相关的基因,比如NRXN1,ANK2DSCAM研究人员说,与结肠中的其他细胞类型相比,这种蛋白在肠道神经元中的表达水平更高,这可能有助于解释为什么自闭症患者经常伴有肠道问题。

信使rna提高:

研究人员通常通过提取细胞来检测单个细胞的基因表达他们的核-从组织和测序信使RNA (mRNA),中间基因和蛋白质,包含。但这种方法对于肠道神经元来说很棘手,因为这些细胞稀少、脆弱,并且与周围的组织紧密交织在一起。此外,研究人员说,传统的分离细胞核的方法可能留下太少完整的mRNA用于分析。

为了克服这些挑战,研究人员开发了一种新的、温和的方法来分裂组织中的细胞和分离细胞核。这种被称为葡萄干的技术保留了围绕细胞核的外膜,核糖体完好地附着在上面。因为核糖体将mRNA翻译成蛋白质,收集它们也会增加可供分析的mRNA数量。

研究人员用葡萄干从29只老鼠的肠道组织样本中梳理出细胞核。这些动物通过基因工程在它们的肠道神经元和胶质细胞中表达荧光蛋白,这些细胞支持神经元并与神经元交流。然后,研究人员使用标准方法分离单个荧光标记的细胞核,并对其mRNA进行测序。

他们利用这些信息创建了一个基因表达图谱,将老鼠肠道中的21种神经元和三种胶质分类。该图谱还揭示了根据年龄、性别、肠道区域和一天中的时间而变化的基因表达模式。

细胞分类:

该团队开发了另一种叫做miracle -seq的方法,用于分类和分析不能用荧光标记的孤立核,比如人类的核。

miracle -seq是基于前面的droplet-based方法将细胞核分离成含有DNA链的微滴,这些DNA链与mRNA结合,充当独特的条形码。研究人员可以对每个液滴的mRNA及其附带的条形码进行排序,以测量细胞的基因表达。

基于液滴的方法通常对罕见的细胞类型无效,比如肠道神经元。然而,在这项新的研究中,研究人员优化了miracle -seq,使每次实验捕获的核数比平时多8倍。

使用葡萄干和miracle -seq串联,研究小组检查了另外10只小鼠的结肠和小肠组织,它们都没有在肠道神经元中表达荧光蛋白,以及16名结肠直肠癌患者的健康结肠组织。他们利用这些数据来完善小鼠图谱,创建人类图谱,并对两者进行比较。

研究人员说,该图谱可以帮助研究人员探索肠道神经系统的各种功能。它也可能阐明内脏与大脑的联系。


引用:
  1. Drokhlyansky E。et al。细胞1821606 - 1622 (2020)PubMed