神经系统是东谈主体最为复杂且最为首要的器官之一。潜入通晓神经发育关于神经科学考虑和再生医学具有举足轻重的作用。但神经元各样性的发源一经一个亟待处治的穷苦。日益发展的单细胞测序本事让考虑东谈主员们有契机从细胞的异质性开始，对不同细胞类型之间的关联和分化旅途进行潜入分析。
2024年6月，由厦门大学细胞应激生物学国度要点践诺室李光团队在《Nature Ecology & Evolution》上最新发表的著述中，考虑东谈主员通过单细胞转录组测序潜入理会了文昌鱼这一陈旧脊索动物的胚胎发育过程在探索生物进化的玄机，并揭示了其神经系统的进化发源。
期刊：Nature ecology & e volution
影响因子：13.9
发表时候：2024.6
样本类型：文昌鱼胚胎细胞
DOI: 10.1038/s41559-024-02469-7
践诺打算
图 考虑主要发现
践诺成果
1、文昌鱼胚胎的深度scRNA序列分析
对从囊胚到晚期神经胚的七个发育阶段的文昌鱼胚胎样本进行了单细胞转录组测序。分辨分析每个发育阶段的细胞，并改日自同阶段的重迭细胞整合并聚类为细胞簇（图1 a）。通过以往考虑修复的象征物，将细胞簇来源分类为早期胚胎的推定外胚层和中胚层，以及晚期胚胎的表皮外胚层、神经外胚层、中胚层和内胚层。同期毅然了抒发神经中胚层象征物的细胞簇（图1 b）。
图1 文昌鱼胚胎的深度单细胞测序
2、文昌鱼下视丘和神经垂体样细胞分析
使用象征基因毅然了中期神经胚和晚期神经胚的神经细胞簇，将这些簇归类为周围神经系统 (PNS) 和核心神经系统 (CNS)，并进一步将CNS簇分为下丘脑-前丘脑原基、双中脑原基和菱脑-脊髓原基（图2a-c）。通过SAMap分析对四种脊索动物的神经细胞的单细胞转录组测序进行了跨物种相比，成果发现文昌鱼与被囊动物、斑马鱼以及小鼠中均存在不异神经元 (图2 d-e)。
图2 单细胞测序通晓文昌鱼神经细胞类型
3、文昌鱼胚胎神经细胞的发育轨迹
通过将每个畅通发育阶段的通盘细胞投影到吞并镶嵌空间中来预计这些细胞簇的前体-后代关系，并回来出了文昌鱼的三条神经细胞发育轨迹（图3 a-b）。UMAP分析所示，前脑HyPTh神经元的前体细胞和后脑HyPTh前体细胞特定转录因子基因存在抒发互异（图3 c）。
图3 文昌鱼神经轨迹的重建
4、脊索动物神经发育轨迹分析
使用SAMap分析对小鼠、斑马鱼、被囊动物、海胆和海葵的数据集进行了分析（图4 a）。发现四种脊索动物的核心神经系统神经组织王人有三种发育轨迹，其分离时候均不会晚于胚胎原肠作用中期（图4 b）。况兼对得分较高的数据潜入分析发现，文昌鱼与斑马鱼的神经前体细胞存在高度不异性（图4 c）。
图4 跨物种的核心神经系统神经元发育
5、HyPTh区域存在两个发育发源
对神经发育轨迹中的要道转录因子Lhx3/4、Msxlx和FoxQ2a进行了分析（图5 a）。在敲除了Lhx3/4和Msxlx基因的部分胚胎中，前HyPTh神经元、HyPTh谷氨酸能神经元和HyPTh神经垂体样Msxlx阳性神经元的抒发出现特别（图5 b-c）。在敲除FoxQ2a的胚胎中后HyPTh神经元和DiMes神经元仍然存在，标明Lhx3/4和Msxlx基因在这些特定神经细胞类型的普通发育中起着要道作用，且这些细胞类型的发展不透顶依赖于FoxQ2a。
图5 突变体中的HyPTh和DiMes神经元
6、敲除Brachyury会导致神经基因抒发上调
神经中胚层祖细胞（NMP）是脊索动物的特征细胞，其共抒发基因为Brachyury 和Sox2；Brachyury 基因的同源基因Bra2和SoxB1c卵白的细胞在中期神经胚胎的文昌鱼尾芽中共抒发，构建了文昌鱼Brachyury敲除（KO）胚胎以考虑敲除Brachyury对基因抒发的影响（图6 a-b）。将KO胚胎与对照胚胎进行了相比，成果标明大大量象征基因在KO胚胎和对照胚胎中不同部位中发扬出了不同的抒发格式，后神经、神经中胚以及尾芽背侧组织中的象征基因抒发上调（图6 c-d）。
图6 敲除Brachyury基因胚胎的单细胞测序
考虑论断
本考虑初次构建了不同阶段文昌鱼胚胎的单细胞转录组测序数据集，通过要道转录因子毅然出与脊椎动物下丘脑和神经垂体同源的细胞群，重建了文昌鱼相配他物种的细胞发育轨迹，并揭示了脊椎动物神经系统三大发育发源的复杂图谱。为通晓脊椎动物神经系统的进化提供了新的视角，强调了跨物种相比在揭示细胞类型进化中的首要性。
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参考文件
Dai Y, Zhong Y, Pan R, Yuan L, Fu Y, Chen Y, Du J, Li M, Wang X, Liu H, Shi C, Liu G, Zhu P, Shimeld S, Zhou X, Li G. Evolutionary origin of the chordate nervous system revealed by amphioxus developmental trajectories. Nat Ecol Evol. 2024 Jul 18. doi: 10.1038/s41559-024-02469-7.
胚胎单细胞细胞文昌鱼神经发布于：陕西省声明：该文不雅点仅代表作家本东谈主，搜狐号系信息发布平台，搜狐仅提供信息存储空间处事。