利用crispr干扰和单细胞转录组学系统地检测炎症反应状态

星形胶质细胞或星形胶质细胞，最大的神经胶质细胞群在中枢神经系统(CNS)，执行许多重要功能。除此之外，这些神经胶质细胞(即支持神经系统功能的细胞)参与调节大脑中的血液流动，并在感染或创伤性损伤后修复大脑或脊髓。

当中枢神经系统受伤或发炎时，星形胶质细胞变得高度反应性，遵循特定于上下文或神经事件的独特细胞特征。虽然星形胶质细胞的反应性细胞特征现在已被充分记录，但对其背后的分子机制仍知之甚少。

加州大学、范德比尔特大学和西奈山伊坎医学院的研究人员最近进行了一项研究，旨在更好地理解不同炎症状态下不同星形胶质细胞反应模式的分子基础，使用遗传技术的组合。他们的研究结果发表在自然神经科学，使他们能够识别由特定蛋白质调节的不同炎症反应特征。

“我的项目是围绕使用基于crispr的功能基因组学(即遗传扰动技术)来系统研究驱动星形胶质细胞反应性的细胞过程的想法建立的，这可以广泛地理解为星形胶质细胞如何对损伤做出反应中枢神经系统这篇论文的第一作者、来自UCSF Kampmann实验室的冷坤(Kun Leng)告诉《医学快报》(Medical Xpress)。欧宝娱乐地址“由于反应性星形胶质细胞是在各种各样的病理环境下诱导的，很难在体外建模，我选择专注于由炎性细胞因子(即促进炎症的信号分子)。”

冷和他的同事所使用的实验方法是受到了一种2017年的论文由谢恩·利德罗出版自然．在这项工作中，Liddelow表明，体内被激活的小胶质细胞释放的细胞因子IL-1α+TNF+C1q在体外诱导了一种病理性的炎症反应，可能涉及某些人类神经退行性和神经炎症性疾病。

Leng解释说:“由于细胞状态在很大程度上由细胞的基因表达谱决定，使我们能够识别由IL-1α+TNF+C1q诱导的不同炎症反应状态的关键工具是单细胞rna测序，它可以捕获单个细胞的基因表达谱。”“这使我们能够识别这些状态的标记(即，与我们观察到的两种炎症状态中任何一种相对不同的表达基因)。”

冷和他的同事观察了由Liddelow鉴定的细胞因子诱导的两种不同的炎症反应状态，然后确定了这些状态的遗传标记。随后，他们进行了流式细胞术实验，这也可以近距离观察单个细胞。在这些实验中，他们使用针对这些标记的抗体，以确定使用遗传扰动扰动某些基因转录因子、激酶或受体如何影响这两种状态的平衡。

冷说:“从方法学的角度来看，我们的研究首次将CRISPRi筛选应用于ipsc衍生的星形胶质细胞，这需要大量的细胞(在数亿个范围内)。”“我们能够以一种可扩展的方式生产ipsc衍生的星形胶质细胞，这是基于之前的工作，确定了合适的商业星形胶质细胞培养基，以及通过过表达胶质细胞转录因子加速星形胶质细胞分化。尽管在体外研究星形细胞(和任何类型的细胞一样)存在局限性，但我们相信，将基于crispr的筛选应用于ipsc衍生的星形细胞，将有助于研究星形细胞生物学的重要方面。”

这组研究人员最近的工作为调节中枢神经系统中不同炎症反应状态的遗传标记提供了新的有价值的见解。从本质上讲，冷和他的同事们证明了细胞因子的混合物可以通过相互反调节的信号通路诱导不同的细胞状态。

值得注意的是，之前发现影响他们识别的信号的遗传标记在受几种神经系统疾病影响的人的大脑中上调，包括阿尔茨海默病和缺氧缺血性脑病(即，由于大脑氧气流量减少而发生的脑损伤)。在未来，他们的工作可以为新的治疗工具的开发提供信息，以选择性地调节炎症星形胶质细胞反应性的特定方面，从而有可能改善目前对一些神经系统疾病的理解和治疗。

在接下来的研究中，研究人员希望研究他们在实验中观察到的两种炎症反应性星形胶质细胞状态的功能。此外，他们计划将调节这些反应状态的策略转化为工具，使医学研究人员能够选择性地放大或抑制它们。ob欧宝直播nba

该论文的高级作者马丁·坎普曼告诉《医学快报》:“我们的下一个前沿是在活小鼠身上建立星形胶质细胞和其他细胞类型的CRISPR筛选。”欧宝娱乐地址“这将使我们能够了解在健康和疾病的大脑环境中是什么控制细胞状态，并揭示我们如何重新编程细胞状态以获得治疗效益。”

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