神经元是构成我们大脑和脊髓的主要细胞，是受伤后再生最慢的细胞之一，许多神经元无法完全再生。尽管科学家在理解神经元再生方面取得了进展，但仍不清楚为什么有些神经元能够再生而另一些神经元却不能。
加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员利用单细胞RNA测序(一种确定单个细胞中哪些基因被激活的方法)发现了一种新的生物标记，可用于预测神经元在受伤后是否会再生。他们在小鼠身上测试了他们的发现，发现该生物标志物在整个神经系统和不同发育阶段的神经元中始终可靠。该研究于 2023 年 10 月 16 日发表在《Neuron》杂志上。
单细胞测序的力量
“单细胞测序技术正在帮助我们比以往任何时候都更详细地了解神经元的生物学，这项研究确实证明了这种能力，”资深作者、加州大学神经科学系教授郑滨海博士说。圣地亚哥医学院。“我们在这里发现的可能只是基于单细胞数据的新一代复杂生物标记物的开始。”
研究人员重点关注皮质脊髓束的神经元，这是中枢神经系统的关键部分，有助于控制运动。受伤后，这些神经元是最不可能再生轴突的神经元之一——轴突是神经元用来相互交流的又长又薄的结构。这就是为什么大脑和脊髓损伤如此具有破坏性。
神经元(此处以红色和黄色显示)是受伤后再生最慢的细胞之一。在小鼠大脑的这一部分中，黄色神经元正在再生，而红色神经元则无法再生。图片来源：加州大学圣地亚哥分校健康科学
第一作者 Hugo Kim 博士说：“如果你的手臂或腿部受伤，这些神经可以再生，并且通常可以完全恢复功能，但中枢神经系统的情况并非如此。”郑实验室的博士后研究员。“从大多数大脑和脊髓损伤中恢复是极其困难的，因为这些细胞的再生能力非常有限。一旦他们走了，他们就走了。”
识别生物标志物
研究人员利用单细胞 RNA 测序来分析脊髓损伤小鼠神经元的基因表达。他们利用现有的分子技术鼓励这些神经元再生，但最终，这只对部分细胞有效。这种实验设置使研究人员能够比较再生和非再生神经元的测序数据。
此外，通过关注相对较少的细胞(仅超过 300 个)，研究人员能够非常仔细地观察每个细胞。
“就像每个人都是不同的一样，每个细胞都有自己独特的生物学特性，”郑说。“探索细胞之间的微小差异可以告诉我们很多关于这些细胞如何工作的信息。”
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