正文
尽管基因转录组分析能够客观地揭示处于不同生物学过程中的细胞的分子改变,但是
由于成体NSC/NPCs所在的区域具有复杂的细胞微环境,且该区域的细胞组成具有很强的异质性[2],这使得阐明潜在的NSC/NPCs衰老的分子机制面临巨大挑战
。再者,成体大脑中的NSC/NPCs本身也是一个异质性很强的群体[3-4],要揭示不同亚型的NSC/NPCs具体的衰老机制更加困难。然而,单细胞测序技术的出现,使得解决这些困难成为可能。随着具有高分辨率的单细胞转录组分析的发展,小鼠SVZ新的NSC/NPCs亚型不断被发现[4-5]。
通过单细胞转录组测序结合群体转录组分析研究不同的成体NSC/NPCs亚群与衰老相关的基因特征和改变可能为揭示这些机制提供新的策略
。
在这项研究中,研究人员首先确定年老小鼠SEZ/SVZ的NSC/NPCs无论在体内还是在体外都表现出增殖能力和神经元生成能力下降。此外,年老小鼠SEZ/SVZ的NSC/NPCs的数目明显减少。为了进一步探究这些改变可能涉及的分子机制,我们对年轻和年老小鼠来源的SEZ/SVZ组织和体外培养的NSC/NPCs进行群体RNA测序,以及对体内分离的不同亚群的NSC/NPCs进行单细胞测序。
通过对群体数据和单细胞数据分析结合免疫荧光染色的结果,发现年老小鼠SEZ/SVZ的NSC/NPCs处于一个高炎症的环境之下,并且这种高炎症的环境可能是由于活化的小胶质细胞引起的
(
如下图所示
)。
结合先前已发表的研究结果[6],推测高炎症的环境抑制年老小鼠SEZ/SVZ的NSC/NPCs分化成神经元,而促进其分化成星形胶质细胞。小鼠SEZ/SVZ包含异质性很高的NSC/NPCs群体,在对单细胞的NSC/NPCs进行亚群鉴定时,发现相比于用已知的少数NSC/NPCs标记基因确定细胞亚群,特征的大基因模块比对可能更加有效和准确。因为它可以允许不同来源的单细胞测序数据间相互验证,并且多基因的比对更有利于避免测序噪音的影响。进一步,研究人员对群体和单细胞数据基于年龄的差异表达基因进行GO分析,结果显示
在年老小鼠所有的NSC/NPCs类群中,都呈现出与增殖和细胞周期相关的基因下调。有趣的是,每种类群这些下调的基因簇各不相同,提示各自具有不同调控网络调节增殖和细胞周期的下降
(
如下图所示