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在哺乳動(dòng)物脊髓發(fā)育進(jìn)程中，干細(xì)胞通過(guò)增殖、遷移與分化，孕育出多樣的神經(jīng)細(xì)胞，進(jìn)而構(gòu)建復(fù)雜精密的神經(jīng)環(huán)路。而成年后，脊髓神經(jīng)干細(xì)胞特性減弱，難以在脊髓損傷后重現(xiàn)發(fā)育過(guò)程，導(dǎo)致恢復(fù)難度大，使患者終身殘疾。成年靈長(zhǎng)類動(dòng)物脊髓是否存有神經(jīng)干細(xì)胞是領(lǐng)域內(nèi)長(zhǎng)久爭(zhēng)論的問(wèn)題，特別是成體脊髓室管膜細(xì)胞是否具備干細(xì)胞特性尚無(wú)定論。中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所戴建武團(tuán)隊(duì)致力于脊髓損傷修復(fù)研究，建立了人脊髓發(fā)育單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)和恒河猴脊髓損傷模型單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)，為解析靈長(zhǎng)類脊髓不同細(xì)胞的特性奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)整合發(fā)育與損傷單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，該團(tuán)隊(duì)對(duì)靈長(zhǎng)類和嚙齒類進(jìn)行跨物種聯(lián)合分析，闡述了室管膜細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞隨發(fā)育和損傷的動(dòng)態(tài)變化，并通過(guò)遺傳譜系示蹤技術(shù)對(duì)脊髓損傷后這些細(xì)胞的命運(yùn)進(jìn)行研究，為脊髓損傷機(jī)制及再生修復(fù)提供了全新視角。該研究解析了靈長(zhǎng)類脊髓中室管膜細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中及損傷后的生物學(xué)特性和功能變化。研究顯示，室管膜細(xì)胞在靈長(zhǎng)類脊髓發(fā)育過(guò)程中逐步成熟，且其神經(jīng)前體細(xì)胞特性逐漸喪失，僅保留有限的增殖能力。損傷后，室管膜細(xì)胞的激活水平較低，未觀察到明顯的增殖或跨譜系分化潛能。同時(shí)，靈長(zhǎng)類室管膜細(xì)胞在損傷后的反應(yīng)性明顯低于嚙齒類動(dòng)物，意味著靈長(zhǎng)類室管膜細(xì)胞的可塑性受到更大限制。相比之下，研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞在脊髓損傷后表現(xiàn)出顯著的激活能力。單細(xì)胞數(shù)據(jù)和譜系示蹤結(jié)果顯示，部分星形膠質(zhì)亞群細(xì)胞能夠在損傷刺激下上調(diào)SOX10表達(dá)，轉(zhuǎn)分化為少突膠質(zhì)細(xì)胞，并參與再髓鞘化過(guò)程，提示星形膠質(zhì)細(xì)胞可在損傷刺激下向少突膠質(zhì)細(xì)胞譜系轉(zhuǎn)變。進(jìn)而，研究通過(guò)移植功能性材料來(lái)優(yōu)化損傷微環(huán)境，提高了星形膠質(zhì)細(xì)胞向少突膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化的效率。這表明，材料移植改善了損傷區(qū)域的抑制性微環(huán)境，為促進(jìn)髓鞘再生創(chuàng)造了條件。上述研究揭示了靈長(zhǎng)類脊髓室管膜細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞在發(fā)育及損傷修復(fù)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化，明確了不同類型細(xì)胞在譜系命運(yùn)方面的顯著差異。這一研究為探討靈長(zhǎng)類脊髓損傷修復(fù)的分子和細(xì)胞機(jī)制提供了重要依據(jù)，尤其對(duì)室管膜細(xì)胞是否具有干細(xì)胞潛能這一問(wèn)題給出了答案，為脊髓損傷的再生治療提供了新方向。同時(shí)，該工作凸顯了發(fā)育數(shù)據(jù)在靈長(zhǎng)類脊髓損傷修復(fù)機(jī)制研究中的關(guān)鍵參考價(jià)值。近期，相關(guān)研究成果以Characterizing Progenitor Cells in Development and Injured Spinal Cord: Insights from Single-Nucleus Transcriptomics and Lineage Tracing為題，發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。體外與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明鞭毛類室管膜細(xì)胞缺乏增殖和轉(zhuǎn)分化的能力