12月22日的Cell Research 雜志在線報道，中國科學院上海生命科學研究院神經(jīng)科學研究所張旭研究組研究發(fā)現(xiàn)，通過高覆蓋的單細胞測序和以神經(jīng)元大小為參考的層次聚類，可對小鼠背根神經(jīng)節(jié)初級感覺神經(jīng)元進行分類，又通過全細胞膜片鉗在體記錄結(jié)合單細胞PCR方法可檢測各類初級感覺神經(jīng)元對外周皮膚刺激的反應。該工作通過高覆蓋的單細胞測序?qū)Τ跫壐杏X神經(jīng)元進行了重新分類，并且建立了基因表達與在體功能的相互關系。
神經(jīng)元表達的基因多于其它類型的細胞，導致了神經(jīng)元具有很高的異質(zhì)性。外周感覺神經(jīng)元是假單極神經(jīng)元，負責將外周感覺信號傳遞到脊髓。以往的研究將初級感覺神經(jīng)元分為：表達神經(jīng)肽P物質(zhì)或降鈣素基因相關肽的肽類小細胞、結(jié)合植物凝集素B4的非肽類小細胞、表達酪氨酸羥化酶的小細胞和表達神經(jīng)絲200的大細胞。在嚙齒類動物，小細胞通過無髓鞘的C纖維或薄髓的Aδ纖維將外周感覺信號傳遞到脊髓背角I-II層，而大細胞則通過厚髓的Aβ纖維將外周感覺信號傳遞到脊髓背角III-V層。通過功能特性還可將初級感覺神經(jīng)元分為機械感受器、傷害性感受器、熱感受器和癢感受器。依據(jù)反應類型可將傷害性感受器稱為機械熱、機械敏感的或機械不敏感的傷害性感受器等。
為了更好地了解初級感覺神經(jīng)元的細胞類型、分子特性和生理特性，張旭研究組的李昌林等利用高覆蓋的單細胞測序技術，檢測了成年小鼠腰段背根神經(jīng)節(jié)中的初級感覺神經(jīng)元的基因表達。通過檢測差異基因表達和生物信息學分析，獲取了初級感覺神經(jīng)元的細胞類型和代表性基因。通過在體全細胞膜片鉗的方法，記錄了初級感覺神經(jīng)元對外周熱、冷、壓力等5種刺激的反應，結(jié)合單細胞PCR的方法，進一步分析了被記錄細胞的代表性基因，并將之歸類。zui終發(fā)現(xiàn)，初級感覺神經(jīng)元小細胞可分為1類低閾值機械感受器和5類機械熱傷害性感受器，其中5類機械熱傷害性感受器分別各有2個亞類。初級感覺神經(jīng)元大細胞可以分成4類，包括表達神經(jīng)外營養(yǎng)蛋白1（Neurexophilin-1, Nxph1）的機械熱傷害性感受器和表達腦組織特異性血管生成抑制劑1相關蛋白2樣蛋白1（BAI1-associated protein 2-like 1, Baiap2l1）的機械傷害性感受器，其中表達運輸?shù)鞍啄遗輳秃象w3樣蛋白(Trafficking protein particle complex 3-like, Trappc3l)或者表達Baiap2l1的大神經(jīng)元也分別有2個亞類。
這項題為“通過高覆蓋的單細胞測序和功能研究鑒定軀體感覺神經(jīng)元類型”的工作，是在研究員張旭指導下由李昌林等完成的。該工作獲中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家自然科學基金重點項目和青年科學基金項目支持。
 
圖A. 熱圖顯示了197個神經(jīng)元依據(jù)細胞大小排列的層次聚類的矩陣。10個族群通過黑線方框標注，族群的細胞大小顯示在左側(cè)。圖B. 背根神經(jīng)節(jié)初級感覺神經(jīng)元分類示意圖。依據(jù)單細胞測序和原位雜交數(shù)據(jù)建議其類別和比例，依據(jù)電生理實驗并結(jié)合已發(fā)表文獻進行功能注釋。