Cell Discov | 周文浩/米达/许执恒等合作通过多组学的方法，描绘了人类小脑的发育图景
来源：生物探索 2024-03-05 11:35
该研究采用单细胞多组学方法，包括单细胞RNA测序(scRNA-seq)、转座酶可及染色质单细胞测序(scATAC-seq)和空间转录组学，在高时空分辨率下描绘了人类小脑的发育图景。
复旦大学周文浩、Xia Mingyang、清华大学米达及许执恒共同通讯在Cell Discovery（IF 34）在线发表题为“Single-cell multi-omics analysis of lineage development and spatial organization in the human fetal cerebellum”的研究论文，该研究对孕周(GW) 13至18周的胎儿样本进行了scRNA-seq、scATAC-seq和空间转录组学分析，以探索发育中的人类小脑细胞多样性和发育程序的出现。
该研究鉴定了跨物种保守的瞬时颗粒细胞祖细胞。颗粒细胞和浦肯野细胞的特殊模式被多维解剖。还对小脑叶的物种特异性基因表达模式进行了表征，发现PARM1在人和小鼠颗粒细胞中的分布不一致。在菱形唇上发现了一组新的潜在神经上皮细胞。还分析了浦肯野细胞和单极刷细胞的不同亚型，并揭示了控制它们多样化的基因调控网络。因此，该研究为人类胎儿小脑的多组学研究提供了一个有价值的视角，并促进了人们对人类小脑发育和空间组织的理解。
小脑中复杂的神经元类型占人脑神经元总数的80%以上。小脑不同区域的综合神经网络协调各种功能，包括运动、认知、情感和语言。小脑回路的损伤会导致思维或运动的不对称。在自闭症谱系症状或注意力障碍中也观察到小脑皮层灰质减少。小脑皮层的结构在整个进化过程中相对保守。几乎所有脊椎动物的成熟小脑都有三层，即分子层(ML)、浦肯野细胞层(PCL)和颗粒细胞层(GCL)。在白质上方，GCL包含密集颗粒细胞(GCs)，被一层浦肯野细胞(PKCs)覆盖。ML由PKCs的树突树和GCs的平行纤维组成。各种中间神经元在不同的层内相互交织，支配着小脑的信号转导。
在发育过程中，小脑中的大部分神经元来源于两个生发中心，即心室区(VZ)和上菱形唇(URL)。GABA能谱系包括PKCs和各种中间神经元是由VZ和伯格曼胶质细胞产生的。首先生成PKCs，然后径向迁移并组织到PCL中。兴奋性谱系包括小脑深部核神经元，GCs单极刷细胞(UBCs)来源于URL。当UBC祖细胞定居在URL时，增殖性GC祖细胞切向迁移覆盖小脑表面，形成外颗粒层(EGL)作为次生生发区。由于有丝分裂后的GC在向内迁移后形成了内EGL (iEGL)，因此发生了外EGL (oEGL)和GC祖细胞的分离。GCs将继续迁移并穿过PKCs形成内部颗粒层(IGL)，最终发展成GCL。
UBC祖细胞和UBC亚系的GRN（Credit: Cell Discovery）
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