文献解读|单细胞空间转录组技术联合揭示小鼠脑内神经炎性星形胶质细胞亚型
标题：Neuroinflammatory astrocyte subtypes in the mouse brain
期刊: NATURE NEUROSCIENCE
影响因子：IF=24.884
导读
星形胶质细胞会在生物体感染、急性损伤和慢性神经退行性疾病中发生炎症转化。这种转变如何受到时间和性别的影响，其在单细胞水平的异质性，以及亚状态在大脑中的空间分布，目前还不清楚。本文中，研究者通过使用脂多糖（LPS）诱导小鼠急性炎症，并对小鼠皮质星形胶质细胞的转录组进行分析。结果显示星形胶质细胞在数小时内转录组发生了明显的变化。星形胶质细胞亚型经历了不同的炎症转变，各亚型具有明确的转录组图谱。研究者还利用空间转录组学和原位杂交技术将炎症诱导的反应性星形胶质细胞的关键亚状态定位于特定的大脑区域。本研究为星形胶质细胞的异质性提供了重要的理论基础，并将有助于理解区域受限反应性星形胶质细胞亚状态的生物学重要性。
主要技术
bulk RNA测序技术、单细胞RNA测序技术、空间转录组测序技术
主要结果
▶ 随着时间的推移，星形胶质细胞获得不同的炎症状态
为研究炎症过程中星形胶质细胞转录组随时间的变化，研究者在出生30-35天（P30-35）的小鼠腹腔注射LPS，以诱导炎症反应。LPS注射后3h、24h和72h，从小鼠皮质分选星形胶质细胞，提取RNA做bulk RNA测序。结果显示在LPS处理后3h、24h和72h，星形胶质细胞的基因表达发生了显著变化。常见的星形胶质细胞反应性标记物Gfap和Serpina3n在所有时间点均上调（图1e）；但各个时间点的基因表达变化又有很大不同（图1d），743个差异基因中只有4%在所有时间点均被诱导。例如，干扰素刺激基因（ISGs）在LPS处理后3小时表达最高（图1e、f）,而24h后，参与血管生成与细胞外基质重塑的基因（如Fbln5, Agt,Timp1）显著上调（图1e、f）。此外，研究者还通过分析雌性、雄性小鼠中的差异基因，发现了小鼠星形胶质细胞中性别特异性诱导的基因。
图1. LPS刺激后，星形胶质细胞随时间的表达谱变化
▶ 星形胶质细胞亚群分布在大脑不同区域
图2. scRNA-seq鉴定的星形细胞图谱，及其空间转录组学定位。
▶ 各星形胶质细胞亚群对炎症的反应不同。
图3. Cluster4的基因表达谱分析
与4亚群不同，8号亚群对LPS处理反应更早，更强烈，且该集群几乎只在LPS小鼠中出现，约占2.7%的星形胶质细胞。Cluster8除表达炎症相关基因（如ISGs）外，还表达参与抗原加工(Tap1和Tap2)和呈递(H2-Q4、H2-K1、H2-Ab1、H2-D1和H2-T23)和IFN诱导的GTPases (Gbp3、Gbp7、Gbp2、Irgm1、Iigp1和Igtp)(图4b、c)，提示这些星形胶质细胞暴露于干扰素，并使其抗原呈递能力增加。空间转录组学显示Cluster 8位于小鼠大脑的侧脑室和第三脑室周围、海马下方以及脑表面。最后研究者借助RNAscope技术验证了以上发现。
图4. Cluster 8的基因表达谱分析
▶ 疾病模型中的干扰素反应性星形胶质细胞。
图5. 在疾病/损伤小鼠模型中识别干扰素反应的星形胶质细胞
参考文献：
[1] HaselP, Rose IVL, Sadick JS,et al. Neuroinflammatory astrocyte subtypes in the mouse brain.NatNeurosci.2021;24(10):1475-1487.
推荐阅读
END
本文为伯豪生物原创
撰稿人：李梦洁
欢迎转发朋友圈
转载请注明来自伯豪生物
咨询热线：17702139967
邮箱：market@shbio.com
发现“分享”和“赞”了吗，戳我看看吧