海马神经干细胞激活过程中Ascl1-Mycn转录程序的时序调控机制

本研究揭示了成年小鼠海马神经干细胞(NSCs)从深度静息到浅度静息的激活过程中，转录因子Ascl1和Mycn的时序调控机制。通过单细胞转录组测序(scRNA-seq)和基因敲除模型，发现Ascl1驱动深度静息态NSCs向浅度静息态转化，并诱导Mycn表达以促进细胞进入增殖状态。该研究为理解神经再生障碍相关疾病提供了新靶点，发表于《SCIENCE ADVANCES》。

　　

成年哺乳动物的海马区终身保持神经发生能力，这一过程依赖于神经干细胞(NSCs)从静息态到激活态的精准调控。然而，静息态并非单一状态，而是包含从深度静息(deep quiescence)到浅度静息(shallow quiescence)的连续谱系。深度静息的NSCs激活缓慢，而浅度静息细胞则更易进入增殖状态。这种差异在组织损伤修复和衰老过程中尤为重要，但调控不同静息态转换的关键分子机制尚不明确。

针对这一科学问题，来自Francis Crick Institute的研究团队通过单细胞转录组测序(scRNA-seq)结合条件性基因敲除小鼠模型，系统研究了转录因子Ascl1和Mycn在海马NSCs激活过程中的作用。研究发现，尽管静息态NSCs中Ascl1蛋白表达水平较低，但其缺失会导致细胞阻滞在深度静息态；而通过敲除泛素连接酶Huwe1提高Ascl1蛋白水平，则能促进细胞向浅度静息态转化。进一步研究发现，Ascl1通过直接激活Mycn表达，驱动细胞完成从浅度静息到增殖状态的转变。这一发现不仅揭示了神经干细胞激活的分子开关，还为衰老相关神经再生障碍提供了潜在干预靶点。相关成果发表于《SCIENCE ADVANCES》。

研究主要采用以下关键技术：1) 条件性基因敲除小鼠模型(Ascl1^fl/fl
、Mycn^fl/fl
等)；2) 单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析海马区细胞转录组；3) 伪时间轨迹分析(Slingshot算法)；4) CUT&RUN技术检测ASCL1在Mycn基因座的结合；5) 免疫荧光定量分析蛋白表达。实验样本来自2月龄小鼠海马区，通过Glast-creERT2系统实现细胞特异性基因敲除。

Ascl1缺失阻碍深度静息态的退出
通过Ascl1条件性敲除小鼠(scRNA-seq分析12,548个细胞)发现，缺失Ascl1导致96.2%的NSCs滞留于深度静息态(对照组25.3%)，且伪时间分析显示突变细胞显著偏向深度静息端分布。这表明低表达的Ascl1仍是深度静息态退出的必要条件。

Huwe1缺失促进静息态转换
在Huwe1敲除小鼠中(6,784个细胞测序)，ASCL1蛋白稳定性增加使23%更多NSCs进入浅度静息态。这与衰老过程中ASCL1水平下降导致NSCs深度静息态累积的现象形成对照，提示ASCL1蛋白动态调控是静息深度转换的关键。

Mycn特异性调控浅度静息态
对比Myc家族三成员(Myc、Mycn、Mycl)敲除表型，仅Mycn缺失导致神经发生显著减少(80%增殖NSCs减少)。scRNA-seq(9,187个细胞)显示Mycn缺失使NSCs阻滞在伪时间轨迹中段，且差异基因富集于翻译调控通路，表明Mycn通过增强生物合成推动浅度静息态向增殖态转变。

Ascl1-Mycn的时序调控机制
伪时间分析揭示Ascl1表达早于Mycn，且Ascl1敲除导致Mycn表达显著下调。CUT&RUN证实ASCL1直接结合Mycn基因内含子区增强子。功能上，Ascl1调控Notch、BMP等发育信号通路相关基因，而Mycn主要调控核糖体蛋白基因，形成深度静息→浅度静息→增殖的级联激活程序。

该研究首次明确了海马NSCs激活过程中Ascl1-Mycn的时序转录程序：Ascl1驱动深度静息态退出并诱导Mycn表达，后者继而促进浅度静息态向增殖态转变。这一发现不仅解释了为何衰老个体(Ascl1表达降低)NSCs多滞留于深度静息态，还为通过靶向调控静息深度来改善神经再生提供了理论依据。研究建立的"Ascl1⁺
Mycn^-
Ki67^-
(深度静息)→Ascl1⁺
Mycn⁺
Ki67^-
(浅度静息)→Ascl1⁺
Mycn⁺
Ki67⁺
(增殖)"分子分类体系，为神经干细胞异质性研究提供了新框架。未来研究可进一步探索这一调控轴在脑损伤修复和神经退行性疾病中的应用潜力。