编辑推荐：
为探究软骨鱼类视网膜细胞多样性及脊椎动物视网膜演化，研究人员开展猫鲨（Scyliorhinus canicula）幼体视网膜单细胞核 RNA 测序（snRNA-seq）研究。结果获得 17438 个细胞的表达谱，鉴定出 22 种细胞类型。该研究为后续相关研究奠定基础。
在神秘的生物世界里，眼睛作为感知光线、传递视觉信息的重要器官，其视网膜的结构与功能一直是科学家们关注的焦点。脊椎动物的视网膜在细胞结构上有着高度的保守性，通常包含五种神经元细胞类型和一种神经胶质细胞类型。近年来，单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术的发展，让科学家们对哺乳动物、鸟类、鱼类等多种物种的视网膜细胞多样性有了更深入的了解。然而，软骨鱼类作为现存所有有颌脊椎动物的姐妹群，其视网膜的单细胞转录组数据却一直缺失。这就好比拼图中缺失了关键的一块，使得我们对脊椎动物视网膜演化的完整认知受到阻碍。为了填补这一空白，来自西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学、英国爱丁堡大学、德国海德堡大学等多个研究机构的研究人员合作开展了一项研究，相关成果发表在《Scientific Data》上。
研究人员选取了猫鲨（Scyliorhinus canicula）作为研究对象。猫鲨体型较小、数量丰富且为卵生，其视网膜在出生后仍存在细胞增殖现象，是研究视网膜神经发生的理想模型。研究人员从三只雌性幼年猫鲨的视网膜中提取细胞核，进行单细胞核 RNA 测序（snRNA-seq），最终获得了 17438 个高质量细胞核的表达谱数据。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是细胞核提取技术，他们对已发表的 protocol 进行改良，从冷冻的猫鲨视网膜中成功提取出细胞核；接着使用 Chromium Next GEM Single Cell 3’ Reagent Kits v3.1 构建 snRNA-seq 文库；之后利用 STAR 软件进行基因组索引和文库映射；最后在 R 环境中借助 Seurat 工具进行生物信息学质量控制、聚类分析和差异基因表达分析等。
研究结果如下：
- 细胞类型鉴定：通过无监督聚类分析，研究人员鉴定出 22 种不同的细胞类型，涵盖了视网膜的所有主要细胞类别，包括光感受器（PRs）、水平细胞（HCs）、双极细胞（BCs）、无长突细胞（ACs）、视网膜神经节细胞（RGCs）和 Müller 胶质细胞（MG），还发现了视网膜祖细胞（RPCs）和少突胶质细胞（OLs）。
- 光感受器特征：其中，三个簇被鉴定为视杆光感受器（PR_Rod），它们表达 rho、pdc-l 或 pde6a 等基因。另外，一个表达 nr2e3 和 neurod1 的簇被注释为光感受器前体（PR_Precursor）。这表明猫鲨视网膜的光感受器可能存在不同的分化状态。
- 中间神经元分类：研究人员还对视网膜中间神经元进行了分类。鉴定出一个水平细胞簇（表达 onecut3a）、三个双极细胞簇（表达 vsx1、vsx2 等基因）以及八个无长突细胞簇。无长突细胞簇又可根据小分子神经递质相关基因的表达进一步分为 GABA 能无长突细胞（AC_GABA）、胆碱能无长突细胞（AC_ACh）和甘氨酸能无长突细胞（AC_Gly）。
- 其他细胞类型确认：两个视网膜神经节细胞簇（表达 nefl-l 等标记基因）、一个 Müller 胶质细胞簇（表达 rlbp1b 和 glul）、两个视网膜祖细胞簇（表达 mki67-l、pcna 等增殖标记基因）和一个少突胶质细胞簇（表达 olig2-l 和 mbp）也被成功确认。
研究结论表明，该研究首次绘制了猫鲨幼体视网膜的单细胞核 RNA 测序图谱，为研究软骨鱼类视网膜的发育和功能提供了重要的数据基础。通过将该图谱与其他物种的数据整合，有助于深入理解脊椎动物视网膜的演化历程。同时，研究中发现的一些细胞类型的标记基因，也为后续进一步研究视网膜细胞的特性和功能提供了方向。不过，研究也存在一定的局限性，比如数据集可能缺失了一些低丰度的细胞类型，如小胶质细胞。未来，研究人员可以通过重新聚类等方法，对已鉴定的细胞类别的异质性进行更深入的研究。这项研究为脊椎动物视网膜研究领域开辟了新的道路，让我们朝着揭开视网膜演化和发育的神秘面纱又迈进了一步。
