基于单细胞转录组数据解析大鼠背根神经节在出生后发育中非神经元细胞变化特征

作     者：张佳琪 刘俊华 马洁 沈磐 朱云平 杨冬 ZHANG Jiaqi;LIU Junhua;MA Jie;SHEN Pan;ZHU Yunping;YANG Dong

作者机构：军事科学院军事医学研究院生命组学研究所、国家蛋白质科学中心(北京)北京蛋白质组研究中心、蛋白质组学国家重点实验室北京102206 

出 版 物：《生物工程学报》 (Chinese Journal of Biotechnology)

年 卷 期：2023年第39卷第9期

页      面：3772-3786页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071006[理学-神经生物学] 

基　　金：“十三五”院自主科研计划项目(BIOX0102) 北京市科技新星计划(20220484230) 国家自然科学基金(32270711) 蛋白质组学国家重点实验室自主研究课题基金(SKLP-K202004)。 

主　　题：背根神经节 发育 单细胞转录组测序 非神经元细胞 施旺细胞 

摘      要：背根神经节(dorsal root ganglia,DRG)是重要的外周神经系统组成部分,是外周感觉传入中枢的枢纽。背根神经节在发育过程中神经元细胞及其基因表达的动态变化已有研究进行过单细胞转录组的解析,而关于非神经元细胞的动态变化尚无系统研究。为了探究出生后不同发育时间点大鼠DRG内非神经元细胞的变化,本研究选取10只7日龄(7 day,7D)大鼠的DRG和3只3月龄(3 month,3M)大鼠的DRG,制备单细胞悬液,使用10×Genomics平台进行测序,从单细胞水平解析了出生后发育中DRG非神经元细胞的转录图谱。结果表明,7D和3M各类非神经元细胞在细胞数目的分布比例上存在显著差异性。对拥有4个亚型的施旺细胞整体进行拟时分析,Ⅱ型施旺细胞是最早出现的施旺细胞亚型,Ⅲ型和Ⅳ型施旺细胞出现较晚。进一步对2个不同发育时间点细胞占比数差异显著的Ⅳ型施旺细胞进行了基因本体(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encylopaedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析。从7D到3M的差异基因的GO分析结果表明,Ⅳ型施旺细胞的状态逐渐趋于稳定。KEGG分析结果发现酪氨酸代谢通路的显著上调影响了细胞内的信号转导,进而影响了细胞稳态的维持。从7D到3M,基因Col3a1、Col4a1显著下调,且与细胞外基质的构建密切相关,这表明Ⅳ型施旺细胞的细胞基质环境随着发育过程趋于稳定。上述结果提示Ⅳ型施旺细胞是一类趋于成熟且维持施旺细胞稳态的细胞。本研究关于DRG在发育过程中细胞类型和基因表达差异的分析结果为躯体感觉在发育过程中成熟机制的研究提供了重要参考信息。