2020年9月4日

肠道中神经细胞的单细胞地图集揭示了连接的网络

嵌入整个胃肠道系统是一系列广泛的神经元，它们几乎可以协调所有参与消化，肠运动和对有害刺激的反应的活动。这些细胞构成肠神经系统（ENS），并将信号从肠道传播到大脑，但稀有且脆弱，使它们难以隔离和研究。

由麻省理工学院和哈佛大学和马萨诸塞州综合医院的研究人员领导的团队现在通过新方法克服了这些挑战，他们开发了这些挑战，以生成人类和老鼠的ENS的单细胞地图。

通过分析这些基因活性个别神经元，科学家推断神经元在肠道中正在与其他各种细胞类型进行交流，包括免疫细胞。他们还发现，与疾病相关的关键基因在这些细胞中表达。

研究结果表明，ENS是连接肠道，免疫和中枢神经系统的中央枢纽，并且在肠道的过敏，炎症和运动障碍中起着重要作用，以及影响大脑的疾病。

研究这些类型的神经免疫相互作用是食品过敏科学倡议的下一个阶段，这是一项多国机构的研究合作，旨在了解食物过敏的生物学基础，并鼓励开发新的治疗方法。该计划帮助支持了这项新研究。

“通过了解ENS中发生的事情，我们可以更好地了解该系统如何与上皮，免疫和其他细胞进行通信，并产生新的方法来治疗整个系统中的功能障碍，”联合核心研究所成员Ramnik Xavier说。该研究的作者，免疫学计划主任，传染病和微生物组计划的联合导演，马萨诸塞州综合医院的研究人员和哈佛医学院的库尔特·伊萨尔巴赫医学教授。

这项工作出现在本周细胞由Broad Institute的Klarman Cell天文台（KCO）的联合首先作者Eugene Drokhlyansky，Christopher Smillie和Nicholas Van Wittenberghe领导。

单细胞狩猎

研究肠神经元之所以具有挑战性，部分原因是它们罕见，脆弱且具有挑战性，使其与周围的组织分离。

为了克服这些障碍，小组设计了两种新方法，以单细胞分辨率研究小鼠和人类的ENS：葡萄干RNA-Seq和Miracl-Seq。葡萄干（核糖体和完整的单核）RNA-seq是一种实验室方案，用于分离单个细胞，可保留细胞核及其附着的核糖体（细胞的蛋白质制造机械），可对细胞内的RNA进行更全面的外观。然后，miracl-seq（采矿稀有细胞）使研究人员能够更有效地寻找稀有细胞类型并在分离复杂的组织样品后收集它们。

这些技术共同使团队能够介绍5,068个小鼠和1,445个人类肠神经元，以及两种物种的各种肠道细胞类型。研究人员可以将这些方法应用于新鲜和冷冻的组织标本，并可以使用这些技术在肠道以外的一系列组织中介绍稀有细胞类型。

“我们团队在开发这些新技术方面的创造力和持久性使我们能够构建和验证对该技术的全面了解肠神经系统在小鼠和人类中，”合伙人作者Orit Rozenblatt-Rosen说，Broad的单细胞基因组学高级主管和KCO的科学总监。各种疾病，并查明这些疾病遗传危险因素起作用的细胞类型。”