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使用单细胞RNA测序和巧妙的统计分析来跟踪干细胞成熟时的情况

2019-06-23 14:16:51 • 来源：

成体干细胞具有转化为多种类型细胞的能力，但追踪个体干细胞随着它们成熟的过程，并且识别触发这些决定性决定的分子在活体动物中是困难的。

使用单细胞RNA测序和巧妙的统计分析来跟踪干细胞成熟时的情况

加州大学伯克利分校的神经科学家现已将单细胞中RNA测序的新技术与详细的统计分析相结合，以更容易地追踪鼻子中的个体干细胞，发现有朝一日可以帮助那些失去它的人恢复气味的线索。结果发表在本周的Cell Stem Cell杂志上。

“干细胞的工作有两个方面：取代或重建随着时间推移而损失的成熟细胞，无论是通过正常衰老还是在受伤后，都要更换自己，以便这个过程可以在动物的整个生命过程中持续进行，”资深作者约翰说。 Ngai，Coates家庭神经科学教授，加州大学伯克利分校Helen Wills神经科学研究所和伯克利干细胞中心的成员。“我们越来越接近了解嗅觉干细胞是如何产生成熟的感觉神经元，这是对最终干细胞疗法恢复功能的关键。”

Ngai指出，50岁以上的人中有四分之一可能有一些嗅觉丧失，但医生几乎不了解原因，大多数情况下都没有治疗方法。尽管人们普遍报告患有失去嗅觉的患者的痛苦，但是甚至没有针对视力或听力损失的嗅觉丧失的标准化测试。

“有些嗅觉症状 - 嗅觉丧失 - 是由于创伤性损伤，而且你通常不会做很多事情，”他说。“但是有些与年龄有关，或者是由于我们不太了解的原因而发生。对于与年龄相关的无症状，可能是因为干细胞不能替代随时间推移而自然丧失的细胞。一个想法是，如果我们能够利用那些正在失去气味的人的鼻子中的干细胞，也许我们可以找到恢复功能的方法，让它们重新生成丢失的细胞。“

跟踪细胞命运

Ngai是加州大学伯克利分校加州定量生物科学研究所的功能基因组学实验室的负责人，专注于我们的嗅觉中涉及的细胞和调节分子。鼻子中的嗅觉细胞是不寻常的，因为它们是身体外层或上皮的一部分，也是神经系统的一部分，包含直接与大脑中的气味中心连接的神经元。

他的研究小组一直在研究成人嗅觉干细胞，这些细胞会产生神经元，感知气味和其他细胞，如支持神经元的支持细胞。Ngai说，一种在单细胞中对RNA进行测序的新技术具有革命性，允许研究人员根据细胞中存在的mRNA来追踪密集组织中哪些干细胞变得特化，这表明哪些基因正在被表达。然而，很难跟踪可能潜在地分化成不同类型细胞的干细胞。

Ngai的团队与加州大学伯克利分校的统计学家和计算机科学家合作 - 由生物统计学和统计学教授Sandrine Dudoit，统计学教授Elizabeth Purdom和电气工程和计算机科学教授Nir Yosef领导 - 开发一种方法分析实验数据并鉴定具有相似RNA谱的细胞，指示特定细胞类型和发育状态。

结果，该团队能够追踪细胞在转变为支持细胞时所采取的路径 - 这似乎是嗅觉干细胞的默认命运 - 并进入神经元和其他类型的细胞。他们还能够识别称为“Wnt”的信号通路，该通路触发嗅干细胞成为感觉神经元。

Ngai警告说，这项工作的直接影响仅限于动物模型，它为最终解决人类的异常症提供了必要的基础。“但是有了这些信息，我们现在可以看到控制过程的窗口，因此是操纵或合并该过程以刺激再生的窗口”他说。“例如，对Wnt信号通路进行了大量研究，因此有许多小分子药物可以通过测试来触发干细胞成熟为神经元。”

他说，研究小组开发的测序和统计技术也可供其他人研究其他组织，器官系统或生物体中干细胞的调节。

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