在一項新的(de)研究中，來(lái)自美(měi)國斯坦福大(dà)學的(de)研究人(rén)員(yuán)設計了(le)一種熒光(guāng)激活細胞分(fēn)選方法，從人(rén)類大(dà)腦(nǎo)組織中分(fēn)離出不同的(de)神經幹細胞和(hé)祖細胞類型。這(zhè)項研究中使用(yòng)的(de)标志物(wù)在不同的(de)大(dà)腦(nǎo)區(qū)域都是保守的(de)。該技術應有助于未來(lái)的(de)神經發育研究，并加速開發基于神經細胞移植的(de)治療方案，以治療一系列神經系統疾病。相關研究結果發表在2023年3月(yuè)16日的(de)Cell期刊上，論文标題爲“Purification and characterization of human neural stem and progenitor cells”。

人(rén)腦(nǎo)擁有約1710億個(gè)細胞，其中略高(gāo)于一半（約860億）是神經細胞。這(zhè)860億個(gè)神經細胞是一個(gè)多(duō)樣化(huà)的(de)細胞群體，有數百種專門的(de)類型和(hé)功能，但都源自三個(gè)神經細胞譜系---神經元、少突膠質細胞和(hé)星形膠質細胞。這(zhè)三個(gè)細胞譜系都是從神經幹/祖先放射狀膠質細胞（neural stem and progenitor radial glia cell）池開始的(de)，這(zhè)些神經幹/祖先放射狀膠質細胞在産前妊娠的(de)第二個(gè)三個(gè)月(yuè)經曆了(le)快(kuài)速發育。了(le)解這(zhè)些放射狀膠質細胞，它們如何分(fēn)化(huà)成這(zhè)三個(gè)細胞譜系，以及這(zhè)三個(gè)譜系如何分(fēn)化(huà)成多(duō)樣化(huà)的(de)神經細胞，将對(duì)醫學研究有巨大(dà)的(de)好處。

熒光(guāng)激活細胞分(fēn)選用(yòng)于從單細胞懸浮液中根據細胞表面免疫表型分(fēn)離腦(nǎo)組織中的(de)細胞類型。細胞經過索引（熒光(guāng)記錄）并相互分(fēn)離。這(zhè)些分(fēn)離的(de)細胞接受單細胞RNA測序，以捕獲它們各自的(de)轉錄組。通(tōng)過将表面标志物(wù)譜與索引和(hé)轉錄組相結合，這(zhè)些作者如今有了(le)每個(gè)細胞類型的(de)圖譜，可(kě)用(yòng)于以後的(de)識别。他(tā)們還(hái)測量了(le)最初分(fēn)離方案中沒有使用(yòng)的(de)另外352種表面标志物(wù)的(de)表達，這(zhè)些标志物(wù)可(kě)能在未來(lái)更好地區(qū)分(fēn)細胞。

索引排序數據允許每種被測序的(de)細胞對(duì)應到它們的(de)原始免疫表型，而且這(zhè)些作者發現RNA和(hé)細胞表面蛋白的(de)表達并不總是相關的(de)。一些看起來(lái)相似的(de)細胞可(kě)能有不同的(de)功能。這(zhè)種策略産生了(le)功能相似的(de)分(fēn)選細胞群體，從而允許分(fēn)離出特定的(de)神經幹細胞和(hé)祖細胞類型來(lái)進行分(fēn)析。

在這(zhè)項新的(de)研究中，這(zhè)些作者發現一種名爲堿基編輯（base editing）的(de)新型基因組編輯技術可(kě)以校正造血幹細胞中導緻CD3δSCID的(de)突變，并恢複它們産生T細胞的(de)能力。這(zhè)種潛在療法是加州大(dà)學洛杉矶分(fēn)校的(de)Donald Kohn博士和(hé)Gay Crooks博士的(de)實驗室合作的(de)結果。

Kohn實驗室之前已成功開發了(le)針對(duì)幾種免疫系統缺陷的(de)基因療法，包括其他(tā)形式的(de)重症聯合免疫缺陷（SCID）。他(tā)和(hé)他(tā)的(de)同事們應加拿大(dà)阿爾伯塔兒(ér)童醫院研究所的(de)小兒(ér)血液學和(hé)免疫學專家Nicola Wright博士的(de)請求，将注意力轉向了(le)CD3δSCID，當時(shí)Wright正在爲她的(de)患者尋找更好的(de)治療方案。

CD3δSCID在加拿大(dà)和(hé)墨西哥(gē)之間移民的(de)門諾派教徒社區(qū)很普遍。Wright說，“由于墨西哥(gē)沒有對(duì)新生兒(ér)進行SCID篩查，我經常看到一些嬰兒(ér)被診斷得(de)很晚，回到加拿大(dà)後病得(de)很重。”

當Kohn向他(tā)的(de)實驗室提出Wright的(de)請求時(shí)，當時(shí)在加州大(dà)學洛杉矶分(fēn)校大(dà)四結束時(shí)加入Kohn實驗室的(de)研究助理(lǐ)Grace McAuley站出來(lái)提出了(le)一個(gè)大(dà)膽的(de)想法。Kohn說，“McAuley建議(yì)我們嘗試堿基編輯，這(zhè)是我的(de)實驗室以前從未嘗試過的(de)一項非常新的(de)技術。”

堿基編輯是一種超精确的(de)基因組編輯形式，使科學家們能夠校正DNA中的(de)單堿基突變。DNA由四種堿基---A、T、C和(hé)G---組成；這(zhè)些堿基配對(duì)形成了(le)DNA雙螺旋梯形結構中的(de)“橫檔（rungs）”。其他(tā)基因編輯平台，如CRISPR-Cas9，會切割染色體的(de)兩條鏈來(lái)改變DNA，而堿基編輯是通(tōng)過化(huà)學方法将一種DNA堿基變成另一種（比如将A變成G），而讓染色體保持完整。

McAuley說，“一開始我有一個(gè)非常陡峭的(de)學習(xí)曲線，當時(shí)堿基編輯并不奏效。但我繼續向前推進。我的(de)目标是幫助将這(zhè)種療法以盡可(kě)能快(kuài)的(de)速度推廣到臨床。”

McAuley聯系了(le)布羅德研究所的(de)David Liu（堿基編輯的(de)發明(míng)者），就如何評估該技術在這(zhè)一特定用(yòng)途中的(de)安全性尋求建議(yì)。最終，McAuley确定了(le)一種能高(gāo)效校正緻病基因突變的(de)堿基編輯器。

在一項新的(de)開創性研究中，來(lái)自加拿大(dà)麥吉爾大(dà)學等研究機構的(de)研究人(rén)員(yuán)弄清了(le)這(zhè)一錯誤過程是如何發生的(de)。他(tā)們通(tōng)過研究三種特定組蛋白突變（H3.3G34R、H3.3G34V和(hé)H3.3G34W）的(de)發育後果，揭示了(le)導緻嚴重神經發育綜合征的(de)遺傳機制。具體而言，他(tā)們發現了(le)在由這(zhè)些生殖系突變--存在于生殖細胞中并被整合到每個(gè)細胞的(de)DNA中的(de)突變---引起的(de)疾病中，大(dà)腦(nǎo)是如何受損的(de)。相關研究結果發表在2023年3月(yuè)16日的(de)Cell期刊上，論文标題爲“Single substitution in H3.3G34 alters DNMT3A recruitment to cause progressive neurodegeneration”。

他(tā)們的(de)研究結果不僅可(kě)能有助于科學家們找到治療這(zhè)些疾病的(de)新方法，而且也(yě)爲研究其他(tā)涉及腦(nǎo)細胞損失和(hé)炎症的(de)神經系統疾病（比如阿爾茨海默病）以及據猜測存在過度突觸修剪的(de)疾病（如精神分(fēn)裂症）提供了(le)啓示。

論文通(tōng)訊作者、麥吉爾大(dà)學健康中心研究所的(de)Nada Jabado博士說，“神經元不能被替換。找到可(kě)能影(yǐng)響它們的(de)機制很重要，并爲急需的(de)治療性幹預措施打開了(le)大(dà)門，這(zhè)既是爲了(le)在神經元損失變得(de)重要之前抑制炎症；也(yě)是爲了(le)長(cháng)期遏制疾病。”

論文共同作者、麥吉爾大(dà)學人(rén)類遺傳學副教授Claudia Kleinman博士補充說，“神經變性是我們随著(zhe)年齡增長(cháng)所面臨的(de)主要問題之一。任何新的(de)見解都是受歡迎的(de)，因爲需求是巨大(dà)的(de)，我們的(de)發現可(kě)能會對(duì)這(zhè)一破壞性的(de)問題提出另一種解釋。”

持續性而非暫時(shí)性的(de)修剪

這(zhè)項新的(de)研究顯示，組蛋白基因的(de)特定突變導緻染色質（由DNA和(hé)組蛋白形成，經壓縮後可(kě)變成染色體）特定區(qū)域上的(de)“信标（beacons）”表達減少。這(zhè)些信标通(tōng)常會招募DNMT3A，即一種能夠根據招募區(qū)域沉默或激活基因的(de)酶。它們的(de)減少使得(de)基因能夠繼續産生有助于突觸修剪過程的(de)蛋白。因此，本應停止的(de)突觸修剪繼續進行，造成大(dà)腦(nǎo)損傷。

論文共同作者、麥吉爾大(dà)學外科系助理(lǐ)教授Livia Garzia博士解釋說，“我們知道，嚴重的(de)神經發育綜合征與較小的(de)大(dà)腦(nǎo)；行走、吃(chī)飯和(hé)說話(huà)存在困難以及學習(xí)困難有關，是由組蛋白的(de)某些生殖系突變引起的(de)。在這(zhè)項新的(de)研究中，我們證實了(le)當組蛋白不能正常工作并讓大(dà)腦(nǎo)制造出比需要的(de)更多(duō)的(de)炎性蛋白而導緻漸進性神經退化(huà)時(shí)會發生什(shén)麽。”

這(zhè)一切都從兩名患者開始

Jabado博士團隊确定了(le)一名H3.3G34R新生生殖系突變（不是從父母那裏遺傳的(de)）的(de)患者。該患者與另一名攜帶H3.3G34V突變的(de)患者表現出共同的(de)特征。這(zhè)兩名患者從出生起就有嚴重的(de)神經發育遲緩，在出生後的(de)發育過程中更加惡化(huà)。在2歲時(shí)，他(tā)們也(yě)有嚴重的(de)生長(cháng)延遲和(hé)小頭症。

随後的(de)研究表明(míng)基因組甲基化(huà)是常見的(de)。近期，醫學家們已發現，盡管DNA本身沒有變化(huà)，但是DNA甲基化(huà)可(kě)以從父母那裏傳給孩子---這(zhè)是怎麽實現的(de)仍然是一個(gè)謎。在這(zhè)項新的(de)研究中，這(zhè)些作者發現這(zhè)種變化(huà)可(kě)以在哺乳動物(wù)中通(tōng)過多(duō)代傳遞。

這(zhè)項新的(de)研究涉及将特定的(de)甲基分(fēn)子添加到測試小鼠胚胎幹細胞（ESC）基因組的(de)兩個(gè)位點上。這(zhè)阻止了(le)兩個(gè)與代謝有關的(de)基因--- ANKRD26和(hé)LDLR---的(de)激活。然後，他(tā)們将這(zhè)些經過修飾的(de)細胞注射到小鼠胚胎中，然後将接受注射的(de)小鼠胚胎植入一隻代孕小鼠的(de)子宮中。随後，這(zhè)些作者從出生到10個(gè)月(yuè)對(duì)所産生的(de)小鼠後代的(de)發育進行跟蹤。

所有攜帶經過修飾的(de)細胞的(de)小鼠都出現了(le)肥胖，正如預期的(de)那樣。這(zhè)些作者随後将這(zhè)些肥胖的(de)小鼠與未攜帶經過修飾的(de)細胞的(de)小鼠進行了(le)交配，并研究了(le)它們的(de)後代。這(zhè)些後代再與其他(tā)小鼠交配，如此反複四代。所有四代都有攜帶經過修飾的(de)等位基因，并且都出現了(le)肥胖。

該團隊進行了(le)幾次實驗，在一些實驗中讓經過修飾的(de)雄性小鼠與未經過修飾的(de)雌性小鼠交配，在另一些實驗中，讓經過修飾的(de)雌性小鼠與未經過修飾的(de)雄性小鼠交配。這(zhè)沒有什(shén)麽不同；肥胖仍然在小鼠後代中存在。這(zhè)種性狀是如何傳遞的(de)仍然是一個(gè)謎。

文章(zhāng)轉載自生物(wù)谷，系出于傳遞更多(duō)信息之目的(de)，轉載内容不代表本站立場(chǎng)。如有侵權請及時(shí)聯系，我們将立即進行删除處理(lǐ)。

返回列表