单细胞测序揭示发育小脑的转录组图谱

　　

美国圣裘德儿童研究医院（St. Jude Children's Research Hospital）的科学家近日利用单细胞RNA测序，对小鼠小脑中的数万个细胞开展转录组分析，并通过交互式的网络工具Cell Seek来公开这些数据。这些成果于周四发表在《Current Biology》在线版。

这篇文章的共同通讯作者、圣裘德儿童研究医院的Charles Gawad表示：“我们希望建立一个易用的界面，让那些没有生物信息学经验的实验室也能挖掘数据。有了Cell Seek，他们能够轻松追踪感兴趣的发育过程，并开展小脑发育和疾病的研究。”

Gawad及其同事对39,245个单细胞开展RNA-seq，这些细胞是在12个不同的时间点从小鼠小脑中分离的，包括胚胎发育的各个阶段和出生后不久。利用这些数据，他们开始梳理小脑中的基因表达变化和基因调控特征。

小脑参与了运动协调、执行功能、语言处理以及人类的其他高级功能。小脑机能损伤或丧失可能导致一些疾病的发生，如共济失调、Joubert综合征以及一些儿科癌症，如成神经管细胞瘤、星形细胞瘤或室管膜瘤。

“如果我们能够捕获这些不同发育状态的细胞，我们就可以了解由于小脑发育异常而发生的儿科疾病，”Gawad谈道。“此外，由于幼儿的大多数脑肿瘤发生在小脑区域，这种分析将有助于我们识别不同脑肿瘤的起源细胞。”

于是，研究人员利用10x Genomics的Chromium系统和Illumina的HiSeq 2500仪器来测序单个小脑细胞中的RNA。这些细胞分别是在八个胚胎发育阶段（胚胎第10天至第17天）和四个出生后时间点（直到出生后第10天）分离的。

利用分层聚类及其他分析方法，研究团队探索了符合质量控制标准的39,245个细胞的转录特征，这些细胞代表了各种小脑细胞谱系，也带有之前报道的基因表达标志物。这些数据让人们了解已知转录调控因子的活性，以及潜在的新型调控特征。

在他们的原理验证分析中，研究人员使用单细胞RNA-seq数据来追踪谷氨酸能祖细胞的分化，它们分化成小鼠小脑中不同的细胞类型。随着祖细胞变形为谷氨酸能小脑核或颗粒神经元祖细胞，他们发现转录因子簇激活的激增。

“此次分析表明，这些细胞的发育过程比我们之前了解的更复杂，”Gawad说。之后，他们利用这些数据对小鼠小脑中的GABA能细胞群进行了类似的分析。

研究人员在文中指出，这项研究提供了单细胞分辨率的小脑发育的转录情况，未来将作为小脑发育、神经生物学和疾病研究的宝贵资源。（生物通 薄荷）

原文检索

A Single-Cell Transcriptional Atlas of the Developing Murine Cerebellum

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.07.062