《Cell》发布单细胞分辨率神经细胞重构图

来自斯坦福大学医学院等处的研究人员针对三百多个成神经细胞和听囊细胞，绘制了包含近百个重要基因的关键图谱，并通过构建新型生物信息学模型，揭示了信号通路的空间动力学机制。

　　生物通报道：来自斯坦福大学医学院等处的研究人员发表了题为“Reconstruction of the Mouse Otocyst and Early Neuroblast Lineage at Single-Cell Resolution”的文章，针对三百多个成神经细胞和听囊细胞，绘制了包含近百个重要基因的关键图谱，并通过构建新型生物信息学模型，揭示了信号通路的空间动力学机制。

这一研究成果公布在Cell杂志上，领导这一研究的是斯坦福大学医学院的Stefan Heller，这位学者一直致力于神经干细胞的研究，希望能通过其他途径将干细胞分化为毛细胞和支持细胞，并用于听力缺陷疾病的治疗。

听囊（otocyst) 位于身体侧边，内含有成熟内耳中大多数细胞类型的祖细胞，之前研究人员曾通过发育谱系分析和基因表达的研究，发现在早期听囊中，不同的祖细胞群体能划分成分散的轴线区域。

在这篇文章中，研究人员对来自发育中的听囊，和成神经细胞系的382个个体细胞进行了深入分析，完成了高对比质量的RT-PCR检测，分析了96个具有代表性已建耳标记的基因，信号途径相关的转录产物，以及新型耳特异性基因，构建了单细胞分辨率的小鼠听囊细胞和早期成神经细胞系的重构图。

研究人员通过多变量集簇分析（multivariate cluster），主成分分析，和神经网数据分析，进一步区分了分层成神经细胞，并描绘了基因表达的阶段状态。

此外研究人员还构建了听囊三维模型，详细介绍了每个个体细胞精确的空间表达区域。这些研究成果不仅提出了新型生物信息学模型，而且也揭示了在早期成神经细胞发育，和前感觉区（prosensory domain）特异化过程中，不同信号通路的空间动力学机制。

Heller博士研究组还曾在Cell杂志上发表文章，培养了耳中受损细胞的替代细胞。他们使用多种信号分子来诱导鼠胚胎来源的细胞分化为形态和功能与正常毛细胞相似的细胞。从中阐明了内耳探测声波的基本原理，并在培养皿中制造毛细胞，这一方法将有助于科学家们发现促进听力的分子，也可用于刺激新的毛细胞生长的药物研发。

近期还有研究人员利用人工耳蜗将一些新基因传送到豚鼠的耳朵中，这一治疗方法大大改善了豚鼠的听力。他们将生长因子注入内耳，或是用一种病毒来编码生长因子的基因传送到细胞中。然而，注入的生长因子不能长期起作用除非不断地得到补充。病毒基因治疗则并不总是能将基因置于正确的细胞中，且带来了免疫系统抗病毒反应等风险。（Science医学突破：基因治疗恢复听力 ）

（生物通：万纹）

原文摘要：

Reconstruction of the Mouse Otocyst and Early Neuroblast Lineage at Single-Cell Resolution

The otocyst harbors progenitors for most cell types of the mature inner ear. Developmental lineage analyses and gene expression studies suggest that distinct progenitor populations are compartmentalized to discrete axial domains in the early otocyst. Here, we conducted highly parallel quantitative RT-PCR measurements on 382 individual cells from the developing otocyst and neuroblast lineages to assay 96 genes representing established otic markers, signaling-pathway-associated transcripts, and novel otic-specific genes. By applying multivariate cluster, principal component, and network analyses to the data matrix, we were able to readily distinguish the delaminating neuroblasts and to describe progressive states of gene expression in this population at single-cell resolution. It further established a three-dimensional model of the otocyst in which each individual cell can be precisely mapped into spatial expression domains. Our bioinformatic modeling revealed spatial dynamics of different signaling pathways active during early neuroblast development and prosensory domain specification