大脑神经干细胞基因蓝图被发现

摘要：一项新研究绘制出神经干细胞和祖细胞（NPC）的基因蓝图，NPC是成人大脑中产生新神经元的稀有细胞。研究人员利用数字排序算法和跨物种分析，确定了129个NPC特异性基因，其中25个与神经疾病有关，15个可能与未知病症相关。这些发现阐明了NPC对海马体神经发生的作用，有望为针对神经发育和神经退行性疾病分子基础的疗法铺平道路。

关键事实

• NPC蓝图：确定129个在神经干细胞中高度活跃的基因。
• 疾病关联：发现25个已知神经疾病基因和15个新的候选基因。
• 治疗潜力：为治疗痴呆、抑郁和学习障碍开辟途径。
• 来源：贝勒医学院

20世纪大部分时间，人们认为成人大脑无法再生。如今这一观点已彻底改变，成人大脑中的神经发生已被广泛接受，为治疗多种神经疾病带来希望。该研究表明简单计算框架有助于揭示与疾病相关的新生物学意义，为理解和治疗神经疾病提供新途径。

该领域的主要挑战之一是识别产生新神经元的NPC。NPC稀有、多样且因分子特征重叠难以与其他脑细胞分离，其生物学特性尤其是在人脑疾病中的作用难以捉摸。

在《干细胞报告》发表的新研究中，贝勒医学院和德州儿童医院简与丹·邓肯神经研究所的研究人员发现了定义NPC的特定基因，还确定了可能与人类大脑功能和神经疾病有关的NPC基因突变，为神经发育疾病的分子根源提供新见解。

“成人神经发生的部位是海马体的齿状回，是学习和记忆的中心。与其他脑区相比，这里的NPC及其后代数量稀少。”共同通讯作者、贝勒医学院儿科学 - 神经学教授兼邓肯神经研究所研究员米尔亚娜·马莱蒂奇 - 萨瓦蒂奇博士说。“每天这里都会产生新神经元，它们参与学习、记忆和情绪控制。理解神经发生很重要，可能改善痴呆、学习障碍、抑郁等相关神经和心理健康状况。”

共同第一作者威廉·T·崔博士说，识别NPC很有挑战性，因为“这些细胞非常稀有，与周围细胞很相似，难以确定其独特的基因特征”。“我们认为结合计算和实验方法可成功识别NPC特异性标记。”共同通讯作者、贝勒医学院儿科学 - 神经学副教授兼邓肯神经研究所研究员刘展东博士说。

共同第一作者杰拉尔达·卡普uccio博士说：“我们使用数字排序算法（DSA）分析包含多种细胞类型的异质数据，筛选复杂基因数据确定NPC中活跃的基因，找到这些细胞独特的基因表达模式，如基因指纹，确定了小鼠NPC中129个高度活跃的基因。”

崔博士说：“关键在于我们将这些基因与人的数据交叉引用，发现其中25个基因在突变时已知会导致人类特定神经疾病。更令人兴奋的是，我们还确定了15个新的候选基因，预计与患者此前无法解释的神经疾病有关。”

卡普uccio博士说：“我们的方法不仅阐明了NPC的分子结构，还为研究神经干细胞生物学与人类疾病之间的联系提供了宝贵资源。”

其他参与者包括法提赫·塞梅尔西、吉尔·A·罗森菲尔德、托尼·克莱尔·塔科达、管通·齐、安东尼·W·佐格比、易钟、胡陈和刘鹏飞。作者隶属于以下一个或多个机构：贝勒医学院、邓肯神经研究所、贝勒遗传学实验室和休斯顿大学。

资金支持：部分由美国国家衰老研究所（1R01AG076942）、美国国立卫生研究院尤尼斯·肯尼迪·施赖弗国家儿童健康与人类发展研究所（P50HD103555）以及贝勒医学院基因组和RNA分析核心提供资助。此外，还得到了自闭症之声、辛西娅和安东尼·佩特雷洛捐赠基金、美国国立医学图书馆生物医学信息学培训计划（T15LM007093）、发育生物学培训计划（T32HD055200）和贝勒医学院医学科学家培训计划的支持。

作者：莫莉·邱 来源：贝勒医学院 联系：莫莉·邱 - 贝勒医学院 图片：图片来源为神经科学新闻。通过计算解析的神经祖细胞生物标志物与人类疾病相关。由于表达模式重叠，确定定义这些细胞的特定基因虽重要但具挑战性，限制了传统方法对稀有细胞群的检测。我们根据已发表的单细胞RNA测序（scRNA - seq）数据验证了这些基因，发现25个人类直系同源基因已知会导致孟德尔神经疾病。这些发现阐明了NPC的分子基础及其与大脑发育和疾病的相关性。