Cell：揭示大脑脉络丛的细胞和空间图谱

2021年6月30日讯/生物谷BIOON/---脉络丛（choroid plexus）曾经仅仅被视为沐浴大脑和脊髓的脑脊液（CSF）的生产者，如今人们知道它在大脑发育和免疫中起着关键作用。这些位于充满CSF的脑室中的脑组织叶向CSF分泌有指导意义的线索来调节大脑发育。它们还作为大脑和身体其他部分之间的一个重要屏障发挥作用。

美国波士顿儿童医院的Maria Lehtinen博士在了解这个曾经不为人知的组织方面做了很多开创性的工作。在一项新的研究中，Lehtinen、Neil Dani博士以及波士顿儿童医院和布罗德研究所的其他同事们构建出脉络丛在不同生命阶段（早期发育、成年、老年）的细胞和空间 "图谱"。该图谱提供了一个基准，以加速在未来研究对这一微小但有影响力的大脑结构的终身调控。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“A cellular and spatial map of the choroid plexus across brain ventricles and ages”。 Dani说，“为了充分了解脉络丛及其功能，我们需要确定其组成细胞类型及其分子组成。科学界一直缺少这方面的新见解。”

提取脉络丛组织

从胚胎、成年和老年小鼠身上分离脉络丛组织本身就是一项工作。它需要特殊的显微切割方法，因为这些组织位于大脑脑室的深处。Dani说，“弄清楚如何解剖出完整的第三脑室脉络丛，尤其具有挑战性。”

有了来自小鼠的三个脑室的脉络丛组织，这些作者对98000多个细胞和细胞核进行了RNA测序，以比较它们的基因表达谱（哪些基因开启或关闭）。这使他们能够在不同年龄的脑室中对不同的细胞类型和亚型进行分类---这还是第一次这样做。

Lehtinen说，“我们以前曾对脉络丛组织进行过批量RNA测序（bulk RNA sequencing），但那就像把所有东西放在搅拌机里一样。我们不知道哪些细胞在分泌什么。逐个细胞进行测序给了我们一个蓝图，告诉我们在整个生命过程中哪些细胞在哪里。知道了不同类型的细胞，我们可以探索它们的作用和功能，它们是如何相互交流的，以及这种组织是如何建立的。”

脉络丛细胞库

这些作者发现，每个脑室特有的脉络丛组织有一个复杂的“架构”。基因表达尤其在发育中的大脑的上皮细胞和成纤维细胞之间存在差异。Lehtinen说，“我们认为这些差异可能与帮助指导附近大脑区域的发育有关。有不同的因子混合物以不同的模式分泌到不同的脑室中。”

除了核心细胞类型外，这些作者还发现了几种神经元亚型。Lehtinen说，“通常情况下，人们不认为脉络丛有太多的神经元。它们在脉络丛中发挥何种作用，仍有待讨论和实验。”

这些测序数据还揭示了细胞的分泌物和分子构成存在差异。Dani说，“我们对胰岛素在发育中的第三脑室脉络丛上皮细胞中的表达很感兴趣。这是否是大脑中一个可行的、功能性的胰岛素中心来源，还需要进一步调查。我们还发现一些上皮细胞和间质细胞表达了ACE2受体，SARS-CoV-2病毒利用这种受体来入侵细胞。这强调了需要了解脉络丛的功能，不仅在健康方面，而且在疾病方面。”

保护大脑

这些作者在脉络丛中发现了大量的免疫活动，有几种免疫细胞驻留在那里，最常见的是巨噬细胞。免疫信号活动随着年龄的增长而变化，在老年大脑的脉络丛组织样本中发现了更多的炎症信号。

图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.04.003。

Lehtinen说，“我们如今可以开始分析不同的免疫细胞群体是如何被激活的，以及它们如何对伤害做出反应。这给了我们一个基线和一组分子标记来开启新的研究。”

其他发现显示了脉络丛中的动脉、静脉和毛细血管的排列，以及它们与邻近脑区的结构关系。Dani指出，“这些血管中的一些表达了血脑屏障蛋白，这在以前是没有描述过的。一旦我们把它们绘制出来，我们发现它们与相邻大脑区域的动脉是连续的。”

一个治疗“窗口”？

有了这个资源，科学界现在有很多东西需要探索。Lehtinen和Dani认为，一旦对脉络膜丛有了更好的了解，它就可能成为神经药物的靶标。

Lehtinen说，“针对CSF和脉络丛的基因疗法可能是一种令人兴奋的治疗方法。它不会解决一切问题，但它可能产生相当大的影响。”

在其他的研究工作中，Lehtinen及其同事近期发现，在出生前，脉络丛可以成为由母体感染引起的炎症的通道，这为研究自闭症等神经发育疾病铺平了道路。另一项研究已发现，脉络丛中的一种蛋白质有助于减少大脑中过多的液体水平，有可能为治疗脑积水提供一种靶标。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Neil Dani et al. A cellular and spatial map of the choroid plexus across brain ventricles and ages. Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.04.003.