Neuron：新型生物标志物或能帮助预测神经元是否会进行再生？

神经元是构成大脑和脊髓的主要细胞，其也是受损后再生最慢的细胞之一，许多神经元并不能完全再生，尽管科学家们在理解神经元再生方面获得了重要的进展，但他们仍然并不清楚为何有些神经元能够再生，而有些则不能再生。近日，一篇发表在国际杂志Neuron上题为“Deep scRNA sequencing reveals a broadly applicable Regeneration Classifier and implicates antioxidant response in corticospinal axon regeneration”的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究利用单细胞RNA测序技术（一种能确定单一细胞中哪些基因被激活的手段）识别出了一种新型生物标志物或能被用来预测神经元是否会在受损后进行再生；通过在小鼠中测试他们的研究发现，研究者发现，这种生物标志物能在这个神经系统和不同发育阶段的神经元中始终是可靠的。

研究者Binhai Zheng博士说道，如今，单细胞测序技术或许能比以往任何时候都更加详细地研究神经元的生物学特性，而这项研究就证明了这种能力，本文中研究人员发现的可能只是基于单细胞数据的新一代复杂生物标志物的开始。文章中，研究人员重点研究了皮质脊髓束（corticospinal tract）中的神经元，皮质脊髓束是中枢神经系统帮助控制机体运动的关键部分，当发生损伤后，这些神经元是最不可能再生轴突的，而轴突是神经元用来彼此相互交流沟通的细长结构，这就是为何大脑和脊髓的损伤对于机体健康而言是毁灭性的了。如果机体的手臂或腿受伤了，这些神经能够再生，而且通常有可能会完全恢复，但中枢神经系统却不是这样，从大多数大脑和脊髓损伤中恢复都非常困难，因为这些细胞的再生能力非常有限，一旦其不在了，机体就无法再恢复过来了。

为此，研究人员利用单细胞RNA测序技术来分析脊髓损伤小鼠机体中神经元的表达，他们利用现有的分子技术来促使这些神经元再生，但最终，这只是对于一部分细胞起作用，这种实验设置允许研究人员比较再生和非再生神经元的测序数据；此外，通过关注相对较少数量的细胞（仅300多个），研究人员就能非常仔细地观察每个细胞。这就好像每个人都不一样，每个细胞也都有自己独特的生物学特性，探索细胞间的细微差异或许就能告诉我们关于这些细胞是如何工作的相关信息。

新型生物标志物或能帮助预测神经元是否会进行再生？

图片来源：Neuron (2023). DOI:10.1016/j.neuron.2023.09.019

利用计算机算法来分析这些测序数据，研究人员就识别出了一种特殊的基因表达模式，其能帮助预测是否在损伤后单一神经元最终能发生再生，这种模式还包括一些此前从未参与神经元再生的基因，这就好像是神经元再生的分子指纹一样。为了验证相关研究发现，研究人员在26个已经发表的单细胞RNA数据集中测试了这种分子指纹（再生分类器，Regeneration Classifier），这些数据集包括来自神经系统不同部分和不同发育阶段的神经元。研究人员发现，除了少数例外，这种再生分类器能成功预测单个神经元的再生潜能，并能重现此前研究中的已知趋势，比如个体在出生后神经元再生的急剧下降。通过对完全不同研究方向的多组数据进行验证后，研究者发现了神经元再生的潜在生物学基础，为此他们需要进行更多的研究来完善当前的方法，但他们认为他们已经发现了一种模式或许适用于所有再生的神经元。尽管在小鼠研究中得到了非常有希望的结果，但研究人员警惕道，目前再生分类器是一种特殊的工具，其能帮助神经科学家进行研究，而并不是临床患者的诊断测试。

目前在临床环境中使用单细胞测序仍然存在很多障碍，比如高成本、难以分析大量数据、最重要的是获取感兴趣的组织，目前研究人员非常感兴趣深入研究如何在临床前环境中利用这种再生分类器来预测新型再生疗法的有效性，并帮助这些疗法走向临床试验。综上，本文研究结果揭示了一种普遍的转录组学特征，其隐藏着巨大不同的神经元群体的再生潜力，并阐明了仅对数百个表型识别神经元的深度测序或许就能推动再生生物学的研究。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Hugo J. Kim,Junmi M. Saikia,Katlyn Marie A. Monte，et al. Deep scRNA sequencing reveals a broadly applicable Regeneration Classifier and implicates antioxidant response in corticospinal axon regeneration, Neuron (2023). DOI:10.1016/j.neuron.2023.09.019