Sox10Dom突变通过Hox基因调控网络改变肠神经元轨迹分配：单细胞测序揭示先天性巨结肠症发病新机制

本研究针对先天性巨结肠症(HSCR)中Sox10缺陷导致肠神经系统(ENS)发育异常的机制难题，通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术分析Sox10Dom/+小鼠模型，首次发现Hox基因调控网络(GRN)特别是Hoxa6在肠神经元轨迹分配中的关键作用。研究揭示了Sox10通过调控早期神经元分化路径影响神经元亚型比例的新机制，为理解ENS发育障碍疾病提供了重要理论突破。

　　

在人体消化系统的"第二大脑"——肠神经系统中，数以亿计的神经元精密调控着胃肠蠕动。当这个系统发育异常时，就会导致先天性巨结肠症(Hirschsprung disease, HSCR)，患儿因肠道缺乏神经节细胞而无法正常排便。虽然已知转录因子Sox10缺失会导致HSCR，但Sox10如何调控肠神经元亚型的精确比例，始终是困扰研究人员的谜题。更引人深思的是，Sox10在成熟神经元中并不表达，却在神经嵴祖细胞(enteric neural crest-derived progenitors, ENCP)阶段高度活跃，这种时空特异性暗示着其可能通过早期发育编程影响神经元命运决定。

为破解这一发育密码，研究人员构建了Sox10^Dom/+小鼠模型，采用单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术绘制了肠神经系统发育的细胞图谱。通过比较野生型和突变型胚胎的转录组特征，研究团队发现肠神经元分化存在三条主要发育轨迹，且这些轨迹通过两种过渡状态相互转换。令人惊讶的是，在Sox10突变体中，一种新型祖细胞群异常出现，而过渡态细胞数量显著减少，暗示着神经元分化路径被重塑。

关键技术方法包括：对Sox10^+/+和Sox10^Dom/+同窝仔的ENS祖细胞、发育中神经元和肠胶质细胞进行scRNA-seq；通过免疫组化定位SOX10与神经元标记物HuC/D的时空表达；运用杂交链式反应(HCR)验证关键基因表达变化；构建基因调控网络分析发育轨迹变化。

在"背景与目的"部分，研究确立了Sox10缺失导致肠神经元比例异常的科学问题。"方法"部分详细描述了从细胞分离到生物信息学分析的全流程。"结果"部分有三个重要发现：首先，SOX10蛋白在早期ENS神经元中被意外检测到，挑战了其仅在祖细胞表达的认知；其次，发现Hox基因调控网络在神经元轨迹分配中异常活跃，特别是Hoxa6在受影响轨迹中差异表达；最后，突变体表现出过渡态细胞减少和神经元亚型比例改变。"结论"部分指出，Sox10通过调控Hox基因（尤其是Hoxa6）在发育早期决定神经元命运，这种轨迹分配异常可能是HSCR患者近端神经节肠段神经元比例失调的发育起源。

这项发表于《Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology》的研究具有双重突破性：在理论上，首次将Hox基因与ENS发育轨迹调控联系起来，拓展了对神经系统区域特化的认知；在临床意义上，为解释HSCR患者神经节肠段的神经元比例异常提供了分子解释，提示Hox通路可能成为干预靶点。研究采用的单细胞轨迹分析方法也为其他器官系统发育障碍研究提供了范式参考。未来，通过调控Hox网络修复神经元轨迹分配，或将成为治疗ENS发育障碍的新策略。