Nature：DNA甲基化控制星形胶质细胞的干性

研究人员首先用流式细胞术从小鼠的脑室-亚脑室区分离了神经干细胞（NSC）及其后代，进行了单细胞核小体、甲基组和转录组测序（scNMT-seq），检测基因表达、基因组范围DNA甲基化和染色质可及性，将他们的单细胞转录组与一个更大scRNA-seq 参考数据库整合在一起，可以坚定到先前描述的14个休眠NSCs (qNSC1)、静止NSCs (qNSC2)、活跃NSCs (aNSC)、TAPs、神经母细胞和神经元，以及一些少突胶质细胞，从表观组分子层数据也可以将这些细胞类型区分开，说明DNA甲基化和染色质可及性在这一谱系中具有动态变化。然后他们将表观特征和基因表达想对照来鉴定vSVZ区活跃的调控元件，他们扫描了整个基因组的可变甲基化区域（VMR）和可变可及性区域（VAR），发现VMR比启动子区域更能去测基因表达，并经常出现在（TSS）下游约3kb第一个内含子中，在NSC谱系发生过程中，在TSS下游获得额外甲基化的绝大多数基因的转录表达降低。

转录组数据分层聚类将 qNSC1和qNSC2细胞与来自其他组织的星形胶质细胞聚在一起，然而，甲基组聚类只将qNSC1细胞与其他区域的星形胶质细胞聚类，而qNSC2细胞与NSC谱系的其他细胞聚类，由于qNSC1细胞与纹状体和皮层的星形胶质细胞具有相同的转录组和甲基组，因此他们将其称为vSVZ星形胶质细胞，甲基组数据中最引人注目的是vSVZ星形胶质细胞和qNSC2之间的差异，而二者在基因表达和染色质可及性中的差别不明显，因此，vSVZ星形胶质细胞具有星形胶质细胞的甲基组，在过渡到qNSC2阶段时被重编程为NSC甲基组。

接下来他们想知道在vSVZ星形胶质细胞和qNSC2之间DNA甲基化的区别是否是导致其功能差异的原因，发现低甲基化区域（LMR）附近的许多基因都是高表达的，包括参与氨基酸、离子和胆固醇转运和代谢的基因，由于这些代表星形胶质细胞的基本功能，他们将这些位点标记为星形胶质细胞LMR，而在qNSC2的LMR附近的基因包括参与细胞分化、DNA结合和调控ephrin信号传导（控制神经母细胞迁移和NSC静息态）的基因，他们将这些区域标记为NSC LMR，在这些区域附近的基因高表达。因此，可能是DNA甲基化的差异导致了NSC和星形胶质细胞功能上的差异。

局部缺血损伤会诱导纹状体星形胶质细胞的神经干性程序，产生神经母细胞。他们将2个月大的小鼠进行短暂的大脑缺血损伤，发现缺血损伤诱导大多数vSVZ星形胶质细胞转化成qNSC2态，这些星形胶质细胞并不具有星形胶质细胞的甲基组特征，反而具有NSC的甲基组特征，说明NSC的甲基组对于神经再生和干细胞功能是必需的。最后他们在小鼠纹状体中特异性敲除Dnmt3a，进行缺血损伤，对照组小鼠神经母细胞数目显著增加，而在Dnmt3a敲除小鼠中这一反应被完全抑制，说明Dnmt3a介导的甲基组重塑对于获得神经干性潜能是必需的。

星形胶质细胞和神经干细胞具有不同的甲基化组（Credit: Nature）