小鼠感觉神经元的空间组织、染色质可及性与基因调控程序解析

本研究通过整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)和空间转录组技术，构建了包含44,000多个神经元的小鼠背根神经节(DRG)综合图谱，揭示了感觉神经元亚型的空间分布规律和染色质可及性特征。研究人员发现TRPM8、PEP等神经元亚群存在未被认知的分子异质性，并通过增强子驱动的调控网络(eRegulons)解析了感觉神经元多样性的转录逻辑。该研究为理解体感神经元的分子分类体系提供了表观遗传学基础，发表于《Communications Biology》。

　　

体感神经系统的复杂性源于感觉神经元的高度异质性，这种多样性是机体感知内外环境刺激的生物学基础。尽管单细胞测序技术已鉴定出十余种DRG神经元亚型，但不同研究间存在样本量、测序深度和细胞注释差异等问题，且组织解离过程导致空间信息丢失。更关键的是，驱动神经元亚型特异性基因表达的调控机制仍不明确，这限制了对感觉神经元发育和功能的深入理解。

瑞典卡罗林斯卡医学院的Doris Krauter、Patrik Ernfors团队通过整合6个已发表的高质量scRNA-seq数据集和新测序数据，构建了包含44,274个神经元的小鼠DRG综合图谱。结合MERFISH空间转录组(MERSCOPE)和单核多组学测序(snRNA-/ATAC-seq)，研究人员不仅发现了TRPM8、PEP1.1等神经元亚群的新型分子分型，还揭示了神经元与非神经元细胞的空间分区模式，并通过74个增强子调控模块(eRegulons)解析了感觉神经元多样性的表观遗传调控基础。该成果发表于《Nature》子刊《Communications Biology》。

研究采用三大关键技术：1)整合6个scRNA-seq数据集构建DRG神经元参考图谱；2)使用300基因探针panel的MERFISH技术进行空间转录组分析；3)通过10x Genomics单核多组学测序(snRNA-/ATAC-seq)联合分析4714个神经元，采用SCENIC+算法推断基因调控网络。

DRG神经元及其空间组织
通过跨数据集整合分析发现23个转录特征明确的神经元亚群，包括新鉴定的TRPM8.1/TRPM8.2、PEP1.1.a/PEP1.1.b等亚型分裂。空间分析显示Aβ-LTMRs等有髓神经元分布于神经节外围，而TRPM8和NP3神经元位于深层。直径测量揭示PEP1.3.a等C纤维神经元具有与有髓神经元相当的胞体大小，挑战了传统形态学分类标准。

DRG中的非神经元细胞及其空间组织
鉴定出8类非神经元细胞，包括髓鞘/非髓鞘施万细胞、卫星胶质细胞和CCR2⁺
巨噬细胞等。空间分析发现血管周围存在由周细胞(Vtn⁺
)、成纤维细胞(Dcn⁺
)和巨噬细胞组成的神经-免疫单元，提示血-DRG屏障的动态调控机制。

染色质可及性与增强子驱动的靶基因表达
单核ATAC-seq显示90%的开放染色质区域位于内含子或基因间区。通过SCENIC+鉴定出74个eRegulons，揭示关键基因的调控逻辑：如Scn10a(Nav1.8)在NP神经元中受Ebf3调控，而在PEP神经元中由Bcl11b控制；Piezo2在A-LTMRs中受Nfia/Onecut2调控，呈现细胞类型特异的增强子使用模式。

感觉神经元中的共调控基因表达网络
hdWGCNA分析鉴定出46个共表达模块，其中"blue模块"(124基因)富含轴突和突触相关基因。研究发现PEP神经元身份主要由共享模块的差异贡献构成，而NP神经元则具有更多独特模块，揭示感觉神经元异质性产生的分层调控原理。

该研究通过多组学整合构建了迄今最全面的DRG神经元图谱，其重要意义体现在：1)空间转录组验证了新发现的神经元亚型，为感觉神经元的形态-功能关系研究提供分子标记；2)染色质可及性图谱揭示了增强子驱动的调控网络如何通过组合逻辑塑造神经元多样性；3)鉴定的eRegulons为开发靶向转录因子的镇痛策略提供新思路，如调控Scn10a的Bcl11b可能成为治疗神经病理性疼痛的靶点。这些发现深化了对体感系统编码原理的理解，为感觉神经元的发育和疾病研究奠定表观遗传学基础。