首次发现：成熟大脑神经元可重新进入细胞周期

找药助理

1515次浏览发布时间：2024-04-29 10:56:33

最近在《PLOS Biology》杂志上发表的一项研究中，研究者们发现并描述了再进入细胞周期过程中非常罕见的成熟大脑神经元。具体来说，这项研究提出了一种可重复且稳健的方法，可以鉴别这些细胞，它们的分子特性以及细胞命运，进而为它们在认知障碍中的作用提供新的洞察。

对于终末分化的神经元，我们了解到多少？

终末分化（TD）神经元是一种成熟功能的有丝分裂细胞。一直以来，人们认为这些细胞已经进入了非循环、稳定状态，虽然保留了DNA合成和细胞分裂的机制，但是无法逆转地重新进入细胞周期。

然而，近期对神经元和转录组学的研究显示，这些细胞的数量非常有限，可能会重新进行类似细胞分裂的过程。这一发现或许会为了解 TD 神经元在衰老过程中的作用提供新的视角，尤其是在与年龄相关的认知障碍（比如阿尔茨海默病 (AD)）的情况下。

至今，还没有关于TD神经元完整的有丝分裂过程的报道。但是，在发病较晚的AD患者中，发现TD神经元的数量不断增加，这凸显了深入了解TD神经元形成和功能的重要性。

目前仍然存在对TD神经元进行一致、可靠和可重复检测与表征的方法不足的问题，这阻碍了对其病理学和功能作用的研究。目前的研究方法包括对老年人进行组织学和大规模转录组分析。

然而，由于观察到这些细胞在大脑中位置的随机性以及它们最小的群体规模，这引发了对于保持强健的新方法的需求，无论是大脑位置还是TD神经元的浓度如何。此外，这种方法将有助于开发针对阿尔茨海默病和其他与年龄相关的神经元退化疾病的新型治疗干预措施。

关于该研究

这项研究利用生物信息学、转录组学和小鼠模型系统相结合，鉴定与TD神经元重新进入细胞周期相关的基因。

利用细胞命运轨迹分析来揭示TD神经元的形成和演化关系，并进行AD患者与健康对照群体之间差异基因表达研究，以详细阐述TD神经元发病机制和表型多样性。

研究数据来源于 Synapse.org 和 GEO Omnibus 这两个在线转录组存储库，涵盖了来自四个独立研究的数据。这些数据集包括了 AD 和正常大脑的单细胞核糖核酸测序 (snRNA-seq) 记录。

利用细胞周期评分、InferCNV 拷贝数检测和亚簇特异性标记物识别分析，来辨认患有阿尔茨海默病（AD）的患者所特有的神经元基因，特别是那些与晚期衰老（LS）神经元相关的基因。接着运用Monocle 2.0 算法进行细胞命运轨迹分析和细胞间通讯分析，以揭示这些经过细胞周期折返的神经元的起源和最终命运。

对C57BL/6J实验鼠进行了大脑切除，以验证当前方法能否稳定且一致地辨识新的非人类数据集中的细胞周期折返神经元。通过免疫染色和基于组织学的数据量化测定来确认观察结果的有效性。

研究结果

这项研究突出了一种新型神经元生命周期回路检测和描述方法的发展，该方法在多个现有人类数据集和非人类神经模型中表现稳健。相较于传统的细胞学方法，这种方法更易于复制且可信赖。此外，目前的方法允许通过观察简单脑组织的基因表达水平和拷贝数变异（CNV）来研究所有神经元的“细胞周期状态”。

研究人员还发现，细胞逆转是导致神经元衰老的可能直接原因。这一发现有助于解释为什么在患重度晚发性阿尔茨海默病的患者中，这些细胞的发病率相对较高。

综上所述，这些研究成果为未来的研究人员提供了一种可靠的途径，以便研究 TD 神经元的病理学以及其在正常大脑功能中可能的作用。

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