动态转录程序定义了多种哺乳动物皮质谱系

doi:10.4103/1673-5374.377589

摘要/Abstract

摘要： https://orcid.org/0000-0001-9646-8940 (Tanzila Mukhtar)
https://orcid.org/0000-0003-3497-5976 (Verdon Taylor)

Abstract: The cerebral cortex is composed of billions of neurons and glia that are generated sequentially during corticogenesis. These cells are generated in an organized fashion during development. At early stages of brain development, neural stem cells (NSCs) undergo symmetric divisions to expand their pool. Subsequently, most NSCs begin to undergo asymmetric cell divisions to maintain the NSC pool and generate basal progenitors (BPs) that are committed to neuronal differentiation (Mukhtar and Taylor, 2018). BPs divide once or twice and subsequently differentiate into immature newborn neurons (NBNs), which migrate along radial glial fibers to the pial surface of the developing brain. Upon reaching the brain surface, they begin to differentiate to give rise to the respective cortical layers (Figure 1A). Finally, NSCs switch their fate to generate glial cells. Thus, the three phases of corticogenesis can be defined as NSC expansion, neurogenesis, and gliogenesis, which correspond to the main mode of NSC division and the differentiation fate of their progeny into neurons and glia, respectively (Mukhtar and Taylor, 2018).

动态转录程序定义了多种哺乳动物皮质谱系 [J]. 中国神经再生研究(英文版), 2024, 19(2): 387-389.

Tanzila Mukhtar, Verdon Taylor. Dynamic transcriptional programs define distinct mammalian cortical lineages[J]. Neural Regeneration Research, 2024, 19(2): 387-389.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

NRR杂志被国际重要数据库收录

科学引文索引（Science Citation Index Expanded，SCI）

美国国立医学图书馆（PubMed）

美国国立医学图书馆开放获取全文数据库（PubMed Central, PMC）

美国生物学文摘数据库（BIOSIS previews, BP）

美国《化学文摘》（Chemical Abstracts, CA）

Scopus荷兰《医学文摘库/医学文摘》（Excerpta Medica, EM）

波兰《哥伯尼索引》（Index of Copurnicus, IC）

OvidSP平台数据库

中国科学引文数据库（CSCD）

中国科技期刊数据库-统计源期刊（CSTPCD）

编委会

主编Editor-in-Chief

苏国辉院士（Kwok-fai So, Chair Professor and Head, Jessie Ho Professor in Neuroscience, Department of Anatomy, The University of Hong Kong）。

徐晓明教授（Xiao-ming Xu, Professor and Mari Hulman George Chair of Neurological Surgery, Scientific Director of Spinal Cord and Brain Injury Research Group, Indiana University School of Medicine）

联系方式：Email: szb@nrren.org 电话：+86 138 0499 8773

编委会成员

期刊编委队伍由国际神经再生领域著名学者、中国科学院院士、香港大学苏国辉教授和美国印第安纳大学徐晓明教授领导的由100多位国际神经再生优秀专家组成。共同致力于创办一本发表神经再生领域专业学术研究经同行严格评审的优秀学术期刊。

在线投稿平台

作者可以通过www.nrronline.org在线投稿。

所有的稿件都将通过该系统提交至NRR杂志电子投稿出版管理系统。

作者有不明确的问题，请访问szb@nrren.org或咨询+86 138 0499 8773。

投稿后，当论文已处于审稿或等待审稿状态时，2个月内请勿将稿件再投至他刊。

初次投稿：

投稿信:

应说明文章未一稿多投，全部作者是否对所投稿件内容知情同意，推荐2-3位小同行审稿人。

作者协议：

投稿时请注意作者协议，如同意后可继续完成投稿，投稿成功后作者已与杂志签定了文章的相关版权。

投稿后的同行评议

期刊投稿平台应用国际最大的投稿平台Editorial Manager，投到本刊的每篇稿件都要经过3-4位小同行审稿人评审，审稿方法为国际学科小同行组成双盲审稿。所有发表在杂志的文章都将经过严格的双盲同行层层评议，审稿中注重科学性、伦理学和文章真实性的严格审查。期刊将在投稿后4周内通知作者评审意见。

根据评审意见，编辑部决定稿件返修，再审，被接受或退稿。稿件被接受后，作者可经投稿平台以通讯作者账号随时查询稿件的出版进程。

材料方法

讨论

特邀稿件

对特邀综述稿件的要求：

（1）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（2）全文不超过6000个单词，包括摘要，不包括参考文献，图和表格，出版后8-10个版面。

（3）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

摘要：非结构式， 250单词。

引言：

主体内容：

总结：

作者贡献：

利益冲突：

参考文献：采用 Journal of Neuroscience格式。

特邀述评类文章：观点、点评、研究亮点、给编辑的信等。

特邀观点栏目文章要求：

（1）观点文章为作者对神经再生领域某一热点问题的评论，有作者鲜明的观点和作者本人

对此科研过程的认识和总结。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

特邀点评与研究亮点栏目文章要求：

（1）点评文章为点评在本刊发表的文章，研究亮点文章为点评国际优秀杂志近期或在线提前发表的前沿性的优秀文章。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

给编辑的信栏目文章要求：

（1）给编辑的信文章为读者对本刊已发表文章的来信反馈。

（2）全文1000- 2000单词，不包括参考文献，文章不需要摘要、图和表格，出版后1个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

文章快阅

延伸阅读

NRR：美国加利福尼亚大学Tanzila Mukhtar和Verdon Taylor发现在神经发育过程中的动态转录程序

大脑皮质由数十亿个神经元和胶质细胞组成，这些细胞在皮质发生过程中依次产生。在大脑发育的早期阶段，神经干细胞进行对称分裂以扩大其数量。随后，大多数神经干细胞开始进行不对称的细胞分裂，以维持神经干细胞，库并产生致力于神经元分化的基础祖细胞。基础祖细胞分裂一两次后，分化为未成熟的新生神经元，这些神经元沿着径向神经胶质纤维迁移到发育中的大脑的软脑膜表面，然后开始分化，形成各自的皮质。最后，神经干细胞分化产生神经胶质细胞。因此，皮质发生的3个阶段可以定义为神经干细胞增殖、神经发生和胶质发生，分别对应于神经干细胞分裂及其后代分化为神经元和胶质细胞的命运。

神经元和神经胶质发挥其复杂功能的能力取决于其精确的分子特征和发育过程中建立的微环境。神经元亚型是根据基因表达确定的，基因表达决定了神经元形态、功能和突触特性。新皮质的6层以由内而外的方式形成，首先形成深层神经元，然后形成上层神经元。因此，新皮质的发育需要有组织和精确的命运确定、迁移和定位神经元，以获得特定的转录特征并进行正确的轴突连接。控制皮质发育不同方面的转录程序和信号网络尚不清楚。目前对介导细胞过程和调节细胞命运决定的信号分子之间的串扰的理解是有限的。命运定位、转录分析和全基因组转录组分析可为阐明神经元亚型提供了充足的机会。RNA在细胞中的表达为细胞可能与其环境发生的潜在内在级联和外在相互作用提供了线索。因此，来自美国加利福尼亚大学Tanzila Mukhtar和Verdon Taylor通过在群体和单细胞水平上系统地分析神经干细胞、基础祖细胞和未成熟的新生神经元，研究了皮质发生过程中发育中的大脑皮质中细胞转录组的时间变化。使用转基因方法，在从胚胎第10.5天到出生后第1天的皮质发育的每一天分离出神经干细胞、基础祖细胞和未成熟的新生神经元，并进行下一代总RNA测序（RNA-Seq），以汇编小鼠皮质发育的综合时间转录谱系，并分离和比较每个发育阶段的样细胞类型。其群体水平测序数据可以被解释为支持“共同祖细胞模型”模型，因为神经干细胞在转录空间中沿着看似定义的轨迹移动。然而，群体水平的转录分析提供了群体中单个细胞的平均基因表达。因此，发育阶段之间基因表达的变化可能是种群中所有神经干细胞基因表达随时间协调变化的结果，也可能是具有不同转录组的不同类型神经干细胞对不同发育阶段种群贡献的变化。分析结果表明，在皮质发生过程中，基础祖细胞分为2种早期和1种晚期细胞类型，分别产生Ctip2+（深层）和Pou3f2+（表层）神经元。此外，确定了2个未成熟的新生神经元簇，尽管其无法明确预测这些未成熟神经元的潜在命运。对神经干细胞、基础祖细胞和未成熟的新生神经元随时间的差异基因表达的主成分分析揭示了在扩张、神经发生和胶质形成三个阶段基因表达的广泛动态。对这些基因表达数据进行更深入的分析，确定了已知由相应细胞类型表达的基因，其中一些基因甚至已经被报道为随着时间的推移而被调节，但确定了许多在皮质发育过程中未知表达的基因。其中一些基因编码转录因子（TF），可能是转录差异的重要驱动因素，有助于转录组动力学。我们甚至能够识别出独特的神经干细胞基因集，这些基因集在扩张、神经发生和胶质生成的每个阶段都很活跃。例如，对神经干细胞、基础祖细胞和未成熟的新生神经元随时间的差异基因表达的主成分分析揭示了在扩张、神经发生和胶质形成三个阶段基因表达的广泛动态。研究在整个皮层谱系中确定了800多个在神经干细胞、基础祖细胞和未成熟的新生神经元中具有动态活动的TF，并将该综合数据集汇编为开放资源(https://ismara.unibas.ch/NeuroStemX/). 这些开源数据可以用来研究皮层发育过程中神经干细胞、神经干细胞和非神经干细胞中感兴趣的转录因子、其动态表达、活性和靶基因。验证了已知的跨时间在细胞类型中活跃的TF，并揭示了新的TF，它们形成了在皮质发生过程中尚未被广泛探索的节点和网络。此外，功能性ISMARA还可以预测皮质激素生成过程中TF的间接靶点。对预测的顶部TF基序及其预测靶标的深入分析显示，它们与我们的基因表达分析中鉴定的基因有很强的相关性。阐明了基序-基序相互作用，其中ISMARA以最强的统计强度预测了由TF及其靶标介导的调节网络，并提出了在神经干细胞中跨扩张、神经发生和胶质发生阶段活跃的多个核心网络。还确定并预测了神经源性谱系中活跃的TF调节网络。

利用我们生成的基因表达数据，我们探索了神经干细胞、基础祖细胞和未成熟的新生神经元中可能活跃的信号相互作用。为了评估皮层发育过程中的旁分泌信号传导，分析了基因数据库中440种精选受体的表达。这些数据证实了据报道在大脑发育过程中干细胞和祖细胞中活跃的几种已知信号通路的表达，但也确定了皮质类固醇生成所有阶段的其他信号网络，这些信号网络尚未被研究，在大脑发育的早期阶段，其功能尚不清楚。通过高通量微流体方法分析了其中一些信号通路在神经干细胞维持和分化中的作用。这项研究揭示了神经干细胞增殖和分化中组合信号通路的独特逻辑。

文章在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2024年2月2期发表。