使用crispr干扰和单细胞转录组学系统检查炎症反应状态

星形胶质细胞是中枢神经系统(CNS)中最大的胶质细胞群，具有许多重要功能。除此之外，这些神经胶质细胞(即支持神经系统功能的细胞)参与调节大脑中的血液流动，并在感染或创伤后修复大脑或脊髓。

当中枢神经系统受伤或发炎时，星形胶质细胞变得高度反应，遵循特定环境或神经事件的独特细胞信号。虽然星形胶质细胞的活性细胞特征现在已经有了很好的记录，但它们背后的分子机制仍然知之甚少。

加利福尼亚大学、范德比尔特大学和西奈山伊坎医学院的研究人员最近进行了一项研究，目的是利用遗传技术的组合，更好地理解不同炎症状态下不同星形胶质细胞反应模式的分子基础。他们的研究结果发表在自然神经科学让他们能够识别出由特定蛋白质调节的不同炎症反应特征。

“我的项目是围绕着使用基于crispr的功能基因组学(即遗传扰动技术)的想法来系统地研究驱动星形胶质细胞反应性的细胞过程，这可以被广泛理解为星形胶质细胞如何对损伤作出反应中枢神经系统这篇论文的第一作者、来自加州大学旧金山分校Kampmann实验室的冷锟(Kun Leng)告诉《医学快讯》。bob游戏“由于反应性星形胶质细胞是在各种各样的病理环境下诱导的，这很难在体外建模，我选择专注于星形胶质细胞的反应性诱导炎性细胞因子(即促进炎症的信号分子)。”

冷和他的同事使用的实验方法受到了一种2017年的论文作者谢恩·利德罗发表于自然。在这项工作中，Liddelow表明，在体内被激活的小胶质细胞释放的细胞因子IL-1α+TNF+C1q，在体外诱导了一种病理性的炎症反应，可能与某些人类神经退行性和神经炎性疾病有关。

“由于细胞状态在很大程度上是由细胞的基因表达谱决定的，使我们能够识别由IL-1α+TNF+C1q诱导的不同炎症反应状态的一个关键工具是单细胞rna测序，它捕获了单个细胞的基因表达谱，”Leng解释说。“这让我们能够识别这些状态的标记(即，与我们观察到的两种炎症状态相对不同的表达基因)。”

Leng和他的同事观察了由Liddelow识别的细胞因子诱导的两种不同的炎症反应状态，然后确定了这些状态的遗传标记。随后，他们进行了流式细胞术实验，这也使他们能够近距离观察单个细胞。在这些实验中，他们使用针对这些标记的抗体，来确定使用遗传干扰干扰某些基因转录因子、激酶或受体是如何影响这两种状态的平衡的。

“从方法学的角度来看，我们的研究是首次将CRISPRi筛选应用于ipsc衍生的星形胶质细胞，这需要大量的细胞(在数亿个范围内)，”冷说。“我们能够以可扩展的方式生产ipsc衍生的星形胶质细胞，这是建立在先前的工作基础上，确定了合适的商业星形胶质细胞培养基，以及通过过度表达胶质细胞转录因子加速星形胶质细胞分化的工作。尽管体外研究星形胶质细胞(就像任何细胞类型一样)存在局限性，但我们相信，将基于crispr的筛选应用于ipsc衍生的星形胶质细胞将有助于研究星形胶质细胞生物学的重要方面。”

这组研究人员最近的工作为调控中枢神经系统不同炎症反应状态的遗传标记提供了新的有价值的见解。从本质上说，冷和他的同事证明了混合细胞因子可以通过相互反调节信号通路诱导不同的细胞状态。

值得注意的是，他们之前发现，影响他们识别的信号的遗传标记在受几种神经疾病影响的人的大脑中上调，包括阿尔茨海默氏症和缺氧缺血性脑病(即，由于大脑供氧减少而导致的脑损伤)。在未来，他们的工作可能为开发新的治疗工具提供信息，以选择性地调节炎症星形胶质细胞反应的特定方面，从而可能改善目前对一些神经疾病的理解和治疗。

在接下来的研究中，研究人员希望调查他们在实验中观察到的两种炎症反应星形细胞状态的功能。此外，他们计划将调控这些反应状态的策略转化为工具，使医学研究人员能够选择性地放大或抑制它们。bob88体育平台登录

该论文的资深作者马丁·坎普曼告诉《医学快讯》说:“我们的下一个前沿是现在在活老鼠身上建立星形胶质细胞和其他细胞类型的CRISPR屏幕。”bob游戏“这将使我们能够了解在健康和疾病的情况下，是什么控制着大脑的细胞状态，并发现我们如何为治疗利益重新编程细胞状态。”

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