单细胞RNA-seq揭示下丘脑的神经元多样性

　　

下丘脑外侧区域（LHA）协调了一系列的基本行为，包括睡眠、清醒、喂养、压力和动机性行为。如此广泛的功能，自然要通过异质性的神经元群体来解释。然而，人们对此区域的细胞多样性还不是太了解。

为此，美国康涅狄格大学、杰克逊基因组医学实验室等机构的研究人员利用单细胞RNA测序，确定了小鼠下丘脑外侧区域中数十种抑制性和兴奋性神经元细胞。他们将研究结果发表在《Nature Neuroscience》杂志上。

共同通讯作者Alexander Jackson和Paul Robson表示：“这项研究为更好地了解LHA功能奠定了基础”，并指出“细胞普查为精确了解LHA神经回路及其与先天性行为的协调提供了详细的资源”。

Jackson、Robson以及他们的同事利用液滴法单细胞RNA测序来评估显微切割的LHA样本中的数千个单细胞。他们发现了15个群体，分别代表新颖和已知的谷氨酸能和GABA能神经元。在后续分析中，他们挖掘表达生长抑素的神经元，记录这些神经元在小鼠运动中的作用。

尽管过去的研究工作已经阐明了下丘脑外侧区域中某些谷氨酸能和GABA能神经元的性质，不过研究团队认为，目前仍需要更多的工作来寻找和鉴定这个大脑区域的一整套神经元。

作者解释说：“在这些广泛的神经元中，很可能存在分子上不同的群体，它们在功能连接等方面存在差异。然而，这些群体的细胞异质性仍未得到很好地定义。”

研究人员从雄性小鼠LHA脑区中获得3,784个细胞，并从雌性小鼠的LHA脑区中获得3,434个细胞。这些细胞是通过显微切割的大脑切片和10x Genomics的Chromium Controller系统获得的。他们利用这些细胞开展单细胞RNA-seq实验。

在测序完成后，他们又利用荧光原位杂交（FISH）、单细胞定量PCR以及神经学实验（包括观察特定神经元激活后的小鼠行为）来验证他们的结果。

在此过程中，他们根据基因表达和已知标志物的存在与否鉴定出11种非神经元细胞，以及15种谷氨酸能神经元和15种GABA能神经元。神经元细胞通常包含更多表达的基因和转录物，但这些细胞散布在雄性和雌性小鼠的大脑中，与LHA存在性别依赖的脑细胞差异不符。

“我们发现，神经元簇可根据一系列标志物来分类，如编码神经化学表型、转录因子和突触蛋白的基因，”作者写道。“这些标志物的组合似乎表明了不同神经元群体的身份，很可能反映了发育谱系、神经化学和功能连接的融合。”（生物通 薄荷）

原文检索

Single-cell transcriptomic analysis of the lateral hypothalamic area reveals molecularly distinct populations of inhibitory and excitatory neurons

Nature Neuroscience (2019)