據(jù)悉酒请，身體感覺系統(tǒng)的精確控制發(fā)展對于檢測疼痛骡技、瘙癢鸣个、溫度、機(jī)械觸摸和身體位置是必不可少的布朦。盡管體感神經(jīng)元在成熟時已有較好的特征囤萤，但許多關(guān)于其發(fā)育的基本問題仍未解決。特別是是趴，背根神經(jīng)節(jié)（DRG）的中間祖細(xì)胞類型的特征仍然很差涛舍，控制細(xì)胞類型規(guī)范的分子圖譜還沒有定義。
近期唆途，美國弗吉尼亞大學(xué)Eli R. Zunder和Christopher D. Deppmann研究團(tuán)隊利用CyTOF構(gòu)建了軀體感覺多樣化和成熟的發(fā)育圖譜富雅。該研究成果“A developmental atlas of somatosensory diversification and maturation in the dorsal root ganglia by single-cell mass cytometry”于2022年10月27日發(fā)表在國際一流學(xué)術(shù)期刊《Nature Neuroscience》。
為了研究體感發(fā)育過程中發(fā)生的蛋白質(zhì)水平變化，研究人員利用CyTOF技術(shù)詳細(xì)的描述了雌雄C57/BL6小鼠從胚胎(E)11.5天到出生后(P)4天發(fā)育的每一天DRG的組成蛇捌。為了識別廣泛的DRG細(xì)胞類型類別务漩，研究人員檢測了近300萬個細(xì)胞，量化了所有時間點上30種分子上不同的體感膠質(zhì)細(xì)胞和41種不同的神經(jīng)元狀態(tài)蛤奢。對分化軌跡的分析顯示鬼癣，罕見的細(xì)胞共表達(dá)兩個或更多Trk受體并過度表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)記物，表明這些神經(jīng)營養(yǎng)因子受體在細(xì)胞命運(yùn)指定中發(fā)揮作用啤贩。與以前基于RNA的研究相比待秃，發(fā)現(xiàn)了許多蛋白質(zhì)-mRNA對之間的顯著差異，證明了蛋白質(zhì)水平測量對識別細(xì)胞功能狀態(tài)的重要性痹屹。總體而言章郁，這項研究表明，CyTOF是一個高通量志衍、可擴(kuò)展的平臺驱犹，可以快速對體感組織進(jìn)行表型分析。
CyTOF鑒定從E11.5到P4的DRG細(xì)胞類型
為了通過DRG的蛋白質(zhì)表達(dá)特征來識別和表征背根神經(jīng)節(jié)中的細(xì)胞類型足画，研究人員首先采用了CyTOF分析神經(jīng)組織的單細(xì)胞雄驹，觀察到由于最初的增殖和遷移波，神經(jīng)元的相對豐度在E16.5之前增加淹辞，然后由于細(xì)胞凋亡和神經(jīng)膠質(zhì)前體細(xì)胞的同時增加而減少医舆；神經(jīng)元、衛(wèi)星膠質(zhì)細(xì)胞（SGCs）象缀、可能的吞噬膠質(zhì)前體細(xì)胞和雪旺細(xì)胞在整個時間過程中的比例對應(yīng)于神經(jīng)元增殖和神經(jīng)膠質(zhì)亞型擴(kuò)張的預(yù)期窗口蔬将。
神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞亞型及其發(fā)育軌跡
為了進(jìn)一步研究膠質(zhì)細(xì)胞如何在DRG中成熟，研究人員選擇了所有表達(dá)膠質(zhì)的標(biāo)記央星，鑒定了四種不同的膠質(zhì)細(xì)胞類型：雪旺細(xì)胞霞怀、SGCs、未指明的膠質(zhì)前體細(xì)胞和可能的吞噬膠質(zhì)前體細(xì)胞莉给。神經(jīng)膠質(zhì)前體到達(dá)背根神經(jīng)節(jié)毙石，并在E13.5開始包裹體感神經(jīng)元胞體和吞噬死亡神經(jīng)元；雪旺細(xì)胞(CD9+和Sox2low)在出生前后出現(xiàn)颓遏，并迅速擴(kuò)展為兩種不同的類型：未成熟/無髓鞘和成熟/髓鞘徐矩，這些亞型并不是簡單地從不成熟/無髓鞘(cluster2、4和5)過渡到成熟/有髓島(cluster1叁幢、3滤灯、6和7)，這表明不同的島嶼可能是在同一種群的非髓鞘和髓鞘池之間劃定的，而不是發(fā)育譜系或成熟狀態(tài)的差異鳞骤；吞噬細(xì)胞膠質(zhì)前體共表達(dá)非髓鞘膠質(zhì)標(biāo)記窒百，但也包含神經(jīng)元標(biāo)記，未成熟的膠質(zhì)前體被鑒定為吞噬神經(jīng)元碎片豫尽。
感神經(jīng)元亞型及其發(fā)育軌跡
為了進(jìn)一步研究DRG中的神經(jīng)元亞型贝咙，研究人員提取了所有表達(dá)TuJ1、NeuN拂募、Islet1庭猩、PGP9.5和/或MAP2的簇，并在這個細(xì)胞亞集上執(zhí)行了額外一輪的聚類陈症，分為三個主要組：TrkA+Ret+蔼水，TrkB+和TrkC+。TrkA+Ret+亞型似乎出現(xiàn)在E11.5的三個未成熟群體(cluster1录肯、2和3)趴腋，并分化為4種不同的亞型；TrkB+神經(jīng)元分為兩組：Aδ低閾值機(jī)械受體(Aδ-LTMR)和快速適應(yīng)低閾值機(jī)械受體(RA-LTMRs)论咏；TrkC+神經(jīng)元分為兩組：緩慢適應(yīng)低閾值機(jī)械感受器(SA-LTMR)和本體感受器优炬。
TrkA+Ret+和TrkB+TrkC+譜系被認(rèn)為是不同的特定前體細(xì)胞的不同遷移波，在神經(jīng)棘中有一個共同的前體細(xì)胞厅贪。為了研究URD分支點的細(xì)胞命運(yùn)決定蠢护，研究人員確定了TrkBTrkC和TrkARet URD中每個分支點的子片段之間蛋白質(zhì)表達(dá)的最顯著差異：TrkB和TrkC是區(qū)分TrkB+RA-LTMR和Aδ-LTMR與TrkC+SA-LTMR和本體感受器的關(guān)鍵標(biāo)記，以及Runx3的關(guān)鍵標(biāo)記养涮。在TrkARet URD分支中葵硕，肽能和非肽能傷害性感受器之間的分裂對應(yīng)于MAP2、N-Cadherin贯吓、p75NTR和c-Kit的表達(dá)差異懈凹，這表明肽能傷害性感受器比非肽能傷害性感受器成熟得更早。
由于Trk受體描繪了軀體感覺神經(jīng)元的亞型悄谐，并將神經(jīng)元的存活與靶點的適當(dāng)神經(jīng)支配聯(lián)系在一起介评，因此研究了神經(jīng)元是否可以在承諾特定的細(xì)胞命運(yùn)之前同時瞬時表達(dá)兩個或更多Trk，該分析揭示了一小群多Trk+神經(jīng)元爬舰，它們同時表達(dá)兩個或多個Trk受體们陆。
DRG的CyTOF與RNA-seq分析數(shù)據(jù)比較
研究人員將CyTOF檢測結(jié)果與scRNA-seq研究數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)表達(dá)與RNA表達(dá)密切相關(guān)洼专，但對于大多數(shù)蛋白質(zhì)-mRNA同源對棒掠，在表達(dá)水平相對趨勢的時間上存在很大差異孵构。研究人員還比較了群體水平上不同發(fā)育階段的CyTOF和scRNA-seq DRG測量結(jié)果：通過CyTOF屁商，三條不同的軌跡對應(yīng)于TrkA/Ret、TrkB和TrkC；通過scRNA-seq蜡镶，兩條不同的軌跡對應(yīng)于TrkA和TrkB雾袱、TrkC和Ret。在大量比較中官还，研究人員觀察到了RNA和蛋白質(zhì)水平密切跟蹤的標(biāo)記芹橡；RNA表達(dá)先于蛋白質(zhì)的標(biāo)記(所有細(xì)胞類型中的Islet1或TrkA+神經(jīng)元中的CD44)；RNA水平迅速降低但蛋白質(zhì)表達(dá)保持高水平的標(biāo)記(所有細(xì)胞類型中的TuJ1或TrkC+神經(jīng)元中的Runx3)望伦；甚至蛋白質(zhì)表達(dá)先于RNA水平的標(biāo)記(例如林说，TrkB+神經(jīng)元中的p75NTR)。與這些發(fā)現(xiàn)一致屯伞，研究人員觀察到在選擇用于IHC和RNAScope驗證的兩個同源對：TuJ1/TUBB3和TrkA/NTRK1中腿箩，蛋白質(zhì)和mRNA水平之間存在相同的差異。
文章總結(jié)
該項研究對雌雄C57/BL6小鼠的DRG進(jìn)行了CyTOF實驗劣摇，從胚胎第11.5天到出生后第4天每天收集數(shù)據(jù)珠移。研究人員測量了近300萬個細(xì)胞，量化了所有時間點上30種分子上不同的體感膠質(zhì)細(xì)胞和41種不同的神經(jīng)元狀態(tài)末融。對分化軌跡的分析顯示钧惧，罕見的細(xì)胞共表達(dá)兩個或多個Trk受體和過表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)記物，這表明這些神經(jīng)營養(yǎng)因子受體在細(xì)胞命運(yùn)指定中發(fā)揮作用勾习。與之前基于RNA的研究相比浓瞪，發(fā)現(xiàn)了許多蛋白質(zhì)- mRNA對之間的顯著差異，證明了蛋白質(zhì)水平測量對識別細(xì)胞功能狀態(tài)的重要性巧婶。
總之追逮，本研究表明，CyTOF是一個高通量粹舵、可擴(kuò)展的平臺钮孵，可以快速對體感組織進(jìn)行表型分析。
【參考文獻(xiàn)】Keeler AB, Van Deusen AL, Gadani IC, Williams CM, Goggin SM, Hirt AK, Vradenburgh SA, Fread KI, Puleo EA, Jin L, Calhan OY, Deppmann CD, Zunder ER. A developmental atlas of somatosensory diversification and maturation in the dorsal root ganglia by single-cell mass cytometry. Nat Neurosci. 2022 Nov.
