Neuroscience Bulletin ·
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人类大脑皮质神经胶质细胞的发育起源
Developmental Origins of Human Cortical Oligodendrocytes and Astrocytes
杨霖1 • 李珍美玉1 • 刘国平1 • 李晓甦1 • 杨振纲1
1复旦大学医学神经生物学国家重点实验室，脑科学研究院，教育部脑科学前沿中心，上海，200032，中国
第一作者：杨霖、李珍美玉、刘国平
通讯作者：杨振纲
在哺乳动物的大脑皮层发育过程中，放射状胶质细胞（Radial glial cells, RGCs）被称为最初的神经干细胞（Primary Neural stem cells, NSCs），产生了大脑皮质的兴奋性神经元（投射锥体神经元，Projection pyramidal neurons, PyNs），和大脑皮质的少突胶质细胞（Oligodendrocytes）、星形胶质细胞（Astrocytes）以及迁往嗅球（Olfactory bulb, OB）的中间神经元。
但是，大脑皮质星形胶质细胞和少突胶质细胞是否起源于共同的神经前体细胞，是领域内一个难题。更为重要的是，随着进化，大脑皮质内神经胶质细胞的数量和所占有的比例，越来越高。在线虫的神经系统内，有302个神经元和大约50个神经胶质细胞。在果蝇体内，有星形胶质细胞但是没有形成髓鞘的胶质细胞。在小鼠大脑皮质内，神经胶质细胞占所有神经细胞的比例大约为30%，而在人类大脑皮质，这一比例达到50%。所以。阐明人类大脑皮质神经胶质细胞的发育起源是发育神经生物学领域内的重要问题之一，这对于基础研究和临床转化都有着十分重要的意义。
来自复旦大学脑科学研究院的科研工作者杨霖、李珍美玉、刘国平、李晓甦、杨振纲等人的最新研究成果阐述了人类大脑皮质的星形胶质细胞和少突胶质细胞和嗅球的中间神经元发育起源于共同的一类神经前体细胞。文章通过整合已经发表的多个单细胞RNA-Seq数据库，结合免疫组织化学染色，在四个方面有新的发现：
1）描述了人类大脑皮质的截短型放射状胶质细胞（truncated radial glialcells）的分子特征；
2）在群体水平上，提出了一个全新的人类大脑皮质的放射状胶质细胞的谱系发展（lineage progression）模型；
3）发现大脑皮质自身产生的少突胶质细胞、星形胶质细胞和嗅球中间神经元（OBiNs）这三种类型的细胞都来源于具有多分化潜能的神经前体细胞（bMIPCs）。简言之，人类大脑皮质产生的bMIPC经过几轮分裂而产生皮质少突胶质细胞、星形胶质细胞和迁往嗅球的中间神经元；
4）阐明人类大脑皮质和小鼠大脑皮质胶质细胞的发育遵循相同的规律（见图1）。
这篇论文所得出的结论可能是一个适用于脊椎动物神经胶质细胞发育产生的普遍规律。
关键词：大脑皮质；放射状胶质；神经干细胞；中间前体细胞；星形胶质细胞；少突胶质细胞；HOPX；EGFR；OLIG2
图1：人类大脑皮质放射胶质细胞（神经干细胞）谱系及大脑皮质星形胶质细胞、少突胶质细胞和嗅球中间神经元起源示意图。图中显示，在16周龄胎儿大脑皮质内，大脑皮质内放射胶质细胞一分为二，分别形成位于大脑皮质内的外放型放射胶质细胞（oRG）和位于脑室下层的截短型放射胶质细胞（tRG）。在18周龄胎儿大脑皮质内，截短型放射神经胶质开始表达EGFR，并产生具有多分化潜能的神经前体细胞。这些多潜能神经前体细胞表达EGFR, ASCL1, OLIG1和OLIG2，可以多次分裂，随后分化成少突胶质前体细胞，星形胶质前体细胞和嗅球中间神经元前体细胞，而这些前体细胞进一步分化产生相应的成熟的少突胶质细胞、星形胶质细胞和嗅球中间神经元等。
