CR細胞：
Cajal-Retzius 細胞是發(fā)現(xiàn)的一類瞬態(tài)神經(jīng)元
哺乳動物發(fā)育中的大腦皮層的表面。 它們以 Santiago Ramón y Cajal 和 Gustaf Retzius 的名字命名普碎，他們在 19 世紀末首次描述了它們。 這些“特殊細胞”录平，正如 Cajal 最初所說的那樣麻车，從發(fā)育的早期階段就占據(jù)了皮層的邊緣區(qū)域（圖 1），因此具有影響其組織的戰(zhàn)略地位斗这。 Cajal-Retzius 細胞具有獨特的形態(tài)和獨特的水平樹突动猬，它們釋放神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸。 大多數(shù) Cajal-Retzius 細胞在出生后早期通過細胞死亡被消除表箭。
為什么它們很重要赁咙？與大多數(shù)神經(jīng)元相比碌廓，Cajal Retzius
細胞在信息處理中的作用并不為人所知快耿，而是因為它們在大腦皮層的構(gòu)建中扮演著“項目經(jīng)理”的角色。它們通過釋放影響底層神經(jīng)元的信號來影響發(fā)育中皮層的組織幸缕。這些信號之一是Reelin极舔，一種正常分層所需的細胞外糖蛋白大腦皮層的凤覆。其信號通路中缺乏卷線蛋白或其他分子，導致皮質(zhì)的層狀組織嚴重破壞拆魏。
結(jié)果1：成人海馬和內(nèi)嗅細胞的轉(zhuǎn)錄組多樣性
我們使用snRNA-seq分析了從臨床上不顯著的成人供體新鮮冰凍死后大腦顯微解剖的五個亞區(qū)（DG盯桦、CA2-CA4、CA1渤刃、Sub和EC）（年齡拥峦，53±5歲；死亡間隔[PMI]卖子，主要冷缺血時間的15.6±2.0小時略号；2名女性和4名男性；圖1A-1D）揪胃。
使用我們的改良方案（無偏分離細胞核璃哟，然后進行單核RNA（snRNA）條形碼、cDNA測序和質(zhì)量篩選喊递，得到219058份高質(zhì)量單核圖譜（圖1A-1D和S1A-S1C）。主要細胞類型的表達模式確定了69461個神經(jīng)元（35.7%±4.1%）和149597個非神經(jīng)元細胞（64.3%±4.1%）（圖1B-1D和S1D）阳似。在神經(jīng)元內(nèi)骚勘，有55888個（占所有神經(jīng)元的77.8%±2.8%）谷氨酸能興奮性神經(jīng)元（EXN）和13542個（22.1%±2.8%）GABA能抑制性神經(jīng)元（INN），各區(qū)域之間的比例差異很大（圖S1C）。
迭代聚類在所有供體中鑒定出69個轉(zhuǎn)錄組不同的細胞簇（圖1B-1D）俏讹，這些細胞簇被組織成樹狀分類法当宴，反映了它們獨特的基因表達模式。這揭示了25種ExN亞型泽疆、23種InN亞型户矢、一種Cajal-Retzius樣細胞類型和20種NNC亞型（圖1E、S1E和S1F）殉疼，這些亞型均廣泛映射到先前在成人海馬中定義的亞型（圖S1G和S1H）梯浪，其中subregions未被選擇性解剖。在ExN亞型中瓢娜，除了HIP和EC的細胞結(jié)構(gòu)組織后預期的轉(zhuǎn)錄組多樣性（圖1E）挂洛，我們發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的分子分布具有明顯的異質(zhì)性，表明分子細分比明顯的細胞結(jié)構(gòu)更精細眠砾。例如虏劲，在DG中，我們發(fā)現(xiàn)兩種不同的表達PROX1的顆粒細胞亞群褒颈，其特征是分別表達PDLIM5和SGCZ（圖S1F）柒巫。在CA1、CA2–CA4和Sub（圖1E和S1F）中發(fā)現(xiàn)了類似的種群多樣性谷丸，與前面描述的種群多樣性相匹配堡掏。在EC內(nèi)，EXN表現(xiàn)出比預期的分層特征更大的多樣性淤井，我們確定了由2/3層標記物（CUX2和RELN）或深層標記物（TLE4布疼、ADRA1A和/或THEMIS）標記的神經(jīng)元亞型。
與EXN相比币狠，InN和NNC(non-neuronal cells)類型分布更為均勻游两，各區(qū)域之間沒有顯著的轉(zhuǎn)錄組多樣性（圖1E）。InN亞型通過主要標記物（SST漩绵、PVALB贱案、VIP和LAMP5）進行區(qū)分，NNC群體包括星形膠質(zhì)細胞止吐、少突膠質(zhì)細胞前體細胞宝踪、少突膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞和脈管細胞碍扔。
這些數(shù)據(jù)展示了高分辨率細胞群瘩燥，擴展了先前概述人類海馬內(nèi)嗅系統(tǒng)功能性細胞多樣性的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在可以詳細研究該系統(tǒng)的基本特征不同。
結(jié)果2：
snRNA-seq reveals a neurogenic trajectory in the macaque, pig, and mouse DG that is virtually absent in humans
snRNA-seq揭示了獼猴厉膀、豬和小鼠DG的神經(jīng)發(fā)生軌跡溶耘，這在人類中幾乎不存在
為了確保強大的分析能力來檢測成人神經(jīng)發(fā)生的轉(zhuǎn)錄組學特征（表S2），我們從6名成人供體中收集了139187個DG細胞核（圖S2A服鹅；表S1凳兵；STAR方法），每個都有1-8個技術重復企软。我們還從成年恒河猴獲得snRNA-seq數(shù)據(jù)庐扫，作為靈長類動物譜系神經(jīng)發(fā)生的參考，并從年輕成年豬（表S1）獲得snRNA-seq數(shù)據(jù)仗哨，作為PMI效應的對照形庭，因為它們在熱缺血PMI的30分鐘、1小時和7小時進行分析藻治。
為了充分利用物種間信息碘勉，我們將我們的人類、獼猴和豬DG數(shù)據(jù)與已發(fā)表的來自年輕成年小鼠DG（Hochgerner et al.桩卵，2018）的單細胞RNA-seq數(shù)據(jù)相結(jié)合验靡，這是一種成熟的動物模型，具有強大的成體神經(jīng)發(fā)生功能雏节，以篩選這些物種中的神經(jīng)原細胞以及DCX表達胜嗓。整合揭示了跨物種的廣泛細胞類型匹配（圖2A、S2B和S2C）钩乍，并顯示RGL細胞與星形膠質(zhì)細胞聚集辞州，因為它們共享多種星形膠質(zhì)細胞標記物的表達（圖2A；Bonaguidi等人寥粹，2011变过；Hochgerner等人，2018涝涤；Arellano等人媚狰，2021）。在豬和獼猴中觀察到小鼠NIPC和成神經(jīng)細胞的同源性阔拳，但在人類中沒有觀察到崭孤，盡管我們在人類中觀察到的細胞是人類的25倍，并且能夠在所有人類DG樣本中檢測到DCX轉(zhuǎn)錄本（圖2A和S2A）糊肠。
在小鼠辨宠、豬和獼猴（而非人類）中，僅與granule cell譜系和星形膠質(zhì)細胞重新整合證實了這種排列货裹，并揭示了從nIPC到neuroblast再到granule cell的更清晰軌跡（圖2B）嗤形。通過RNA速度（圖2B）對物種間的這些變異進行了重述，RNA速度通過利用剪接動力學推斷細胞分化譜系（Bergen et al.弧圆，2020）派殷。
為了更嚴格地鑒定與同源NIPC和成神經(jīng)細胞表達譜相匹配的人類細胞还最，我們使用Seurat和Harmony在人類和其他物種之間進行成對整合墓阀≌毕В總結(jié)所有整合，我們發(fā)現(xiàn)人類共有20個細胞位于homolog progenitors and neuroblast cells附近（圖2C和S2D）斯撮。
然而经伙，homolog progenitors和成神經(jīng)細胞本身的分布并不意味著神經(jīng)原性（neurogenic），因為多種因素勿锅，如低細胞質(zhì)量帕膜、種間差異和方法特異性偏差，可能會導致錯位溢十。為了評估這些細胞的特性以及描述不同物種granule cell分化特征的變化垮刹，我們在小鼠、豬和獼猴中獲得了亞型標記基因张弛。這些標記物的表達模式證實了不同物種間同源祖細胞和成神經(jīng)細胞的對齊（圖S2E和S2F）荒典，并確定了至少兩個物種共有的標記物。
這些包括NIPC中的多個細胞周期基因（例如TOP2A吞鸭、CENPF和MKI67）和神經(jīng)母細胞中的一些常見神經(jīng)母細胞標記物（DCX和CALB2）（紅色基因標簽寺董，圖2C和S2G）。共享的神經(jīng)母細胞標記物還包括ST8SIA2（紅色基因標簽刻剥，圖S2G）遮咖，一種編碼多烯丙基轉(zhuǎn)移酶的基因，可對NCAM進行多烯丙基化以產(chǎn)生PSA-NCAM造虏，該基因也被認為是神經(jīng)母細胞和未成熟神經(jīng)元的標記物御吞。然而，一些共享標記在人類中表現(xiàn)出不同的模式漓藕，在成熟顆粒細胞中表達非常高（圖S2G）陶珠。此外，多個標記在物種間表現(xiàn)出不同的模式（例如撵术，NEUROD4和DUSP14背率；藍色基因標簽，圖2C）嫩与，這表明轉(zhuǎn)錄組神經(jīng)源性特征在物種間沒有完全保存寝姿，確定細胞身份時應謹慎。
接下來划滋，我們試圖篩選這些轉(zhuǎn)錄組定義的標記以及成人DG中其他傳統(tǒng)祖細胞和神經(jīng)母細胞標記的存在饵筑。在均勻流形近似和投影（UMAP）空間中聚集有同源祖細胞和神經(jīng)母細胞的20個人類細胞中，我們觀察到大多數(shù)標記物的表達極低处坪，其余標記物的表達與背景顆粒細胞相當（圖2C）根资。只有一個細胞表現(xiàn)出神經(jīng)母細胞特征架专，其特征是PROX1、DCX玄帕、CALB2部脚、NEUROD6和DPYSL3共表達（藍色箭頭，圖2C）裤纹。
我們還確認了一個假定的人類nIPC共表達PROX1和幾個nIPC標記物（由紅色箭頭指示的細胞委刘，圖2C），包括TOP2A鹰椒、CENPF和MKI67锡移。無偏共表達搜索僅顯示一個額外的PROX1表達顆粒細胞在人類中共表達這些神經(jīng)母細胞標記物（DCX、CALB2和DPYSL3）（圖S2G和S2H）漆际。然而淆珊，這一基因圖譜還不足以確定假定的成神經(jīng)細胞，因為在INN中奸汇，特別是在人類中施符，觀察到這3種假定的成神經(jīng)細胞標記物和PROX1的高共表達。
由于成熟后期的成神經(jīng)細胞可能具有祖細胞和成熟顆粒細胞特征的組合茫蛹，使人聯(lián)想到雙倍體特征操刀，因此我們進一步將先前去除的雙倍體納入人-小鼠綜合分析。只有少數(shù)人類細胞與小鼠神經(jīng)母細胞亞型（圖S2I）對齊婴洼，其表達譜提示膠質(zhì)細胞或成熟神經(jīng)元或神經(jīng)元/膠質(zhì)細胞doublets骨坑，而非神經(jīng)源性細胞（圖S2J）〖聿桑考慮到人類產(chǎn)前和成人神經(jīng)母細胞可能具有相同的轉(zhuǎn)錄組相似性欢唾，如在小鼠中觀察到的，我們進一步將成人DG數(shù)據(jù)預測為胎兒人DG數(shù)據(jù)（Zhong等人粉捻，2020）礁遣。同樣，在成人中未檢測到清晰的顆粒細胞軌跡或表達nIPC或神經(jīng)母細胞標記的細胞（圖S2K和S2L）肩刃。
我們詳盡的綜合性跨物種分析確定了小鼠祟霍、豬和獼猴的成年神經(jīng)發(fā)生的清晰而穩(wěn)健的軌跡，但在人類中沒有盈包。在139187個DG細胞（每個細胞為0.0007%）和32067個顆粒細胞（每個細胞為0.003%）中沸呐，我們僅鑒定出一個細胞具有與神經(jīng)祖細胞一致的轉(zhuǎn)錄組譜，一個細胞具有與成神經(jīng)細胞一致的譜呢燥，該比率大大低于之前基于DCX蛋白表達和14C摻入分析的估計崭添，這表明我們的樣本量范圍為28–1218個神經(jīng)母細胞（詳情見表S2）。
