哺乳动物的下丘脑由功能复杂的核团构成。作为中枢神经系统最为复杂的脑区之一,下丘脑神经元类型高度多样化,通过调控自主神经、内分泌和行为控制哺乳动物的内稳态。过去对下丘脑的研究主要集中于神经元环路和功能,然而我们对下丘脑发育过程中复杂的谱系命运变化关系,以及神经元多样性的起源所知甚少。
中国科学院遗传与发育生物学研究所吴青峰研究团队结合谱系追踪和单细胞测序技术,绘制了下丘脑的动态发育图谱,并重构了从放射状胶质细胞(RGCs),中间前体细胞(IPCs),新生神经元到肽能神经元的下丘脑发育谱系树。研究表明RGCs能够进行多潜能分化,并产生两群Ascl1+ 和Neurog2+ IPCs。有别于大脑皮层中的IPCs,下丘脑Ascl1+ IPCs也显示出命运双向性,能同时产生谷氨酸能(兴奋性)和GABA能(抑制性)神经元。此外,该研究识别出29类由独特的转录因子、神经递质和/或神经肽组合编码的神经元亚型,解析了这些神经元的空间定位和命运决定子调控网络,并且发现新生的神经元能够进一步分化为多种肽能神经元,进一步产生命运多样化。最后,对下丘脑RGC的克隆分析也证明单个RGC能够分化成多种神经元亚型。
此项研究提供了单细胞水平的下丘脑发育网络,表明发育谱系树上的多个细胞类型逐级推进和放大,产生了命运多样化的神经元亚型,即级联放大模型可用于解析下丘脑神经元多样性的起源。并在不同谱系等级上都用群体谱系追踪法进行了验证。此研究为下丘脑发育的未来研究指明了方向,将有助于理解下丘脑的动态发育过程及高度多样化的神经元的命运决定,为治疗厌食、嗜睡、失眠等神经系统疾病提供必要的研究基础和新思路
相关研究成果结果于2021年4月21日在线发表在Cell Stem Cell杂志(DOI:10.1016/j.stem.2021.03.020)。吴青峰研究组博士生张宇虹、许鸣锐、石翔、孙雪莲以及博士后穆文辉为本文的共同第一作者,吴青峰研究员为通讯作者。何苗教授、姚明泽教授等参与了相关工作。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院战略性先导科技专项、北京市科学与工程学院技术委员会的支持。
图:级联放大模型解析下丘脑神经元多样性的产生起源
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
吴青峰研究组揭示下丘脑神经元多样性的起源
本站小编 Free考研考试/2022-01-01
相关话题/中国科学院 细胞 新生 网络 神经元
吴青峰研究组发现下丘脑Rax阳性的伸展细胞可以促进组织修复和肿瘤发生
下丘脑正中隆起(ME)是下丘脑和垂体间的重要连接结构,近年来研究提示伸展细胞是成年哺乳动物大脑中潜在的多能干细胞。伸展细胞可以调控多种下丘脑功能,在调节内分泌输出、能量平衡、血脑屏障和衰老中具有重要作用,但是其再生以及成瘤能力尚不清楚,亟须深入研究。 在本研究中,研究人员联合使用单细胞转录组测序、 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01戴建武研究团队应邀在Stem Cells撰写“定向神经元分化用于脊髓损伤修复”综述文章
脊髓损伤(Spinal Cord Injury, SCI)引起的原发性和继发性白质损伤会导致长期的运动功能缺陷,通过在受损的轴突和目标神经元之间插入新的神经元可以实现功能连接的重建,神经干细胞(Neural Stem Cells, NSCs)有望在脊髓损伤断端之间重建通信。然而,SCI后形成的抑制性 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01许操研究组发现ROS激发的蛋白质相分离控制植物干细胞命运
大约24-38亿年前,地球开始产生氧气,大气层由厌氧环境逐渐转变为富氧环境,自然选择促进了耗氧生物的生存优势和生命演化。耗氧代谢增加了多细胞生物的能量代谢效率,但高频的电子传递和能量转换不可避免地产生化学性质活泼、具有高度氧化力的活性氧分子(Reactive Oxygen Species, ROS) ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01钱文峰组与高宁组合作发现核糖体碰撞广泛存在并可促进新生肽链的共翻译折叠
翻译是核糖体读取mRNA上承载的遗传信息并转译为氨基酸序列的有序过程。mRNA序列除了包含着氨基酸序列的信息,还可能携带着调控翻译延伸速率的信息。然而,相比较于从密码子到氨基酸的明确对应关系,对于翻译延伸速率的调控信息我们还所知甚少。新兴的ribo-seq技术通过RNA酶降解没有核糖体“保护”的mR ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01田志喜研究组在大豆茸毛密度的遗传网络调控研究取得重要进展
大豆驯化起源于中国,随后广泛传播于世界各地,为人类提供了主要的植物油和蛋白资源,是世界性的重要粮食经济作物。表皮毛是植物表皮细胞分化形成的一种特殊的细胞形态,广泛分布于植物的叶片、茎秆以及花萼等地上部器官的表面。作为植物应对外界环境(生物或者非生物胁迫)的第一道防线,表皮毛在植物的生长发育以及抗逆中 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01黄勋研究组发现神经细胞脂解促进神经细胞退变
脂滴是真核细胞内唯一具有疏水内环境的细胞器,通过储存和释放脂类为细胞提供物质基础和能量代谢基础。脂滴的动态变化与多种代谢疾病相关,比如肥胖、脂肪肝、糖尿病等等。一些神经退行性疾病如帕金森疾病、亨廷顿疾病、遗传性痉挛疾病等被报道与脂滴异常动态有关,然而脂滴的异常动态与神经疾病之间的因果关系并不清楚。大 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01丁梅研究组在神经元内质网胁迫应激调控方面取得新进展
内质网胁迫应激发生在多种生理及病理条件下,尤其是一些神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森综合症、佩梅氏病等的发生都与内质网胁迫应激息息相关。目前内质网胁迫应激研究一般以药物或物理(热激)刺激引起急性内质网应激反应为模式开展。然而,这种急性、剧烈的内质网应激在神经退行性疾病中很少发生,而且药物刺激引发 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01李传友研究组发现植物干细胞命运决定新机制
固着生长的高等植物能够不断调整器官发生和发育进程,从而适应复杂多变的环境条件。与动物相比,植物的生长发育表现超强的可塑性,这主要取决于其干细胞组织结构。以模式植物拟南芥根尖分生组织为例,干细胞组织中心 (静止中心,Quiescent center, QC)与其周围干细胞共同构成根尖干细胞微环境,为根 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01孟文翔研究组在微管网络调控神经元极化机制研究中取得新进展
中国科学院遗传与发育生物学研究所孟文翔研究组首次报道不对称微管网络分布是促进神经元的极性建立的重要因素。在神经系统的发育过程中,神经元的极性建立和迁移占据着重要的作用。皮层神经元诞生于脑室区并迁移至特定的细胞层并形成轴突和树突,建立突触连接,最终形成神经环路以行使信号传递的功能。微管作为一种细胞骨架 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01玉米细胞质雄性不育研究取得新进展
植物细胞质雄性不育是一个广泛存在并具有重要应用价值的生物学现象。在雄性不育材料中,花粉粒败育但其他组织的生长发育不受影响,因此细胞质雄性不育被广泛应用于杂交种生产。细胞质雄性不育也是研究细胞核与线粒体相互作用的利器,不育基因由线粒体基因组编码,而大部分恢复基因由核基因组编码,两套不同的基因组如何协同 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01