研究人员追踪脊髓神经元家族树

脊髓神经细胞在身体中呈分支状，就像树木的四肢向各个方向伸展。但这张图片也可以用来讲述这些神经元的故事，它们的工作随着时间的推移变得更加专门化，是如何在发展和进化的历史中产生的。索尔克研究人员首次利用遗传信号追踪了脊髓神经元的发育，揭示了不同亚型的细胞可能是如何进化的，并最终发挥调节我们身体运动的功能。

在期刊上发表的调查结果科学为研究人员提供了分类和标记脊髓亚群的新方法细胞为了进一步研究，使用遗传标记分化细胞的分支家谱。

“这样的研究为科学家们提供了第一个分子把手，让他们能够以比以前更精确的方式深入研究脊髓神经元的功能，”该研究的资深作者塞缪尔·普法夫(Samuel Pfaff)说，他是索尔克教授和本杰明·h·刘易斯(Benjamin H. Lewis)主席。这对治疗也有影响脊髓损伤。"

脊髓神经元负责在脊髓和身体其他部位之间传递信息。研究脊髓神经元的研究人员通常将这些细胞分为“基本类”，这描述了每种神经元在胎儿发育期间首先出现在脊髓的位置。但是，在成年人中，任何一个基本类的神经元都有不同的功能和分子特征。研究这些细胞的小亚群来分离它们的多样性一直很困难。然而，了解这些子集的区别对于帮助研究人员理解脊髓神经元如何控制运动以及在神经再生疾病或脊髓损伤中发生了什么差错至关重要。

“这是很长一段时间,众所周知,红衣主教类,是有用的,在描述不完整的脊髓神经元的多样性,”Peter Osseward说研究生的普法夫实验室和co-first新论文的作者,连同前研究生Marito Hayashi现在是哈佛大学的博士后。

Pfaff, Osseward和Hayashi转向单细胞RNA测序技术来分析小鼠近7000个不同的脊髓神经元中被激活的基因的差异。他们利用这些数据将细胞分组成密切相关的簇，就像科学家将相关生物体分组成族谱一样。

他们发现的第一个主要基因表达模式将脊髓神经元分为两个分支:感觉相关神经元(通过脊髓携带环境信息)和运动相关神经元(通过脊髓携带运动命令)。普法夫说，这表明，在一个古老的生物体中，脊髓进化的第一步可能是脊髓神经元在运动和感觉角色上的分工。

当团队分析家谱中的下一个分支时，他们发现感觉相关的神经元然后分裂成兴奋性和抑制性神经元 - 一个描述神经元如何发送信息的划分。但是当研究人员看着与电动机相关的神经元时，他们发现了一个更令人惊讶的分裂：基于新的遗传标记，细胞聚集成两个不同的群体。当团队染色脊髓中每个组的细胞时，显然标记物的分化神经元是基于身体中是否具有长范围或短距离的连接。进一步的实验表明，在所有测试的所有基本类别中，特异于远程和短距离特异性的遗传模式。

奥塞沃德和哈亚希说:“该领域的假设是，指定长程和短程神经元的遗传规则对每个基本类都是特定的。”“所以看到它实际上超越了基数阶级，这真的很有趣。”

这个观察结果不仅有趣，而且还很有用。在此之前，研究人员可能需要使用许多不同的基因标签来缩小研究对象的特定神经元类型。使用这么多标记物在技术上具有挑战性，而且很大程度上阻碍了研究人员一次只研究一种脊髓神经元亚型。

利用新规则，只有两个标签 - 以前已知的基本类别的标记和用于长距离或短距离性能的新发现的遗传标记 - 可用于标记非常特异性的神经元群体。例如，这是有用的，例如，研究哪些神经元受到脊髓损伤或神经变性疾病的影响，并且最终如何再生特定细胞。

研究人员说，这篇新论文研究的脊髓神经元家族树的进化起源可能非常古老，因为他们发现的遗传标记在许多物种中都是保守的。因此，尽管他们没有研究小鼠以外的动物的脊髓神经元，但他们预测，在大多数有脊髓的活体动物中都能看到相同的遗传模式。

普法夫说:“这是最原始的东西，与从两栖动物到人类的一切有关。”“在进化的背景下，这些基因模式告诉我们是哪种。神经元可能在一些最早的生物体中发现过。”

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