PLOS Biology:中科院遺傳所吳青峰研究組國(guó)際合作研究揭示丘腦核團(tuán)發(fā)生的時(shí)空調(diào)控機(jī)制

2018年4月23日，國(guó)際著名學(xué)術(shù)雜志《PLOS biology》上在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所吳青峰研究組聯(lián)合美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)Nakagawa教授研究組和賓夕法尼亞大學(xué)等研究人員合作發(fā)表的一篇研究論文，研究揭示丘腦核團(tuán)發(fā)生的時(shí)空調(diào)控機(jī)制。文章題目為In Vivo Clonal Analysis Reveals Spatiotemporal Regulation of Thalamic Nucleogenesis。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要由層狀結(jié)構(gòu)和核團(tuán)結(jié)構(gòu)組成，人們對(duì)于大腦皮層在內(nèi)的層狀結(jié)構(gòu)形成機(jī)制了解較多，而對(duì)核腦結(jié)構(gòu)所依賴(lài)的發(fā)育機(jī)制了解較少。丘腦由數(shù)十個(gè)空間上排列復(fù)雜的核團(tuán)構(gòu)成，對(duì)感覺(jué)信息的傳遞和大腦皮層的功能都具有至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用。之前的研究通過(guò)群體水平的譜系追蹤確定了丘腦投射核團(tuán)中的神經(jīng)元主要來(lái)自于pTH-R和pTH-C兩個(gè)神經(jīng)前體區(qū)，但是丘腦神經(jīng)前體細(xì)胞如何產(chǎn)生神經(jīng)元并組成丘腦各個(gè)核團(tuán)的機(jī)制仍不清楚。

研究人員用單細(xì)胞克隆分析法對(duì)丘腦核團(tuán)發(fā)生機(jī)制展開(kāi)研究。使用三種不同CreER驅(qū)動(dòng)子小鼠結(jié)合報(bào)告基因小鼠MADM(基于雙標(biāo)記的馬賽克分析)系統(tǒng)在克隆水平上追蹤丘腦神經(jīng)前體細(xì)胞譜系。研究發(fā)現(xiàn)如下：第一，丘腦神經(jīng)前體細(xì)胞隨著時(shí)序的推移，發(fā)生了從對(duì)稱(chēng)性增殖性分裂向不對(duì)稱(chēng)性神經(jīng)發(fā)生性分裂再到對(duì)稱(chēng)性神經(jīng)發(fā)生性分裂的轉(zhuǎn)換;第二，每個(gè)神經(jīng)前體細(xì)胞所產(chǎn)生的子代神經(jīng)元群(又稱(chēng)為克隆)分布于多個(gè)核團(tuán)中而不是單一的核團(tuán)，對(duì)稱(chēng)性分裂所產(chǎn)生的克隆比不對(duì)稱(chēng)性分裂所產(chǎn)生的克隆要跨越更多的核團(tuán);第三，更重要的是，具有相似空間位置的神經(jīng)前體細(xì)胞所產(chǎn)生的克隆往往分布于一組特定的核團(tuán)群中。而且功能不同的核團(tuán)群在起源上并沒(méi)有發(fā)生完全的隔離，而神經(jīng)前體細(xì)胞所編碼的空間信息才是決定核團(tuán)生成的關(guān)鍵因素;最后對(duì)中間前體細(xì)胞的單克隆分析顯示中間前體細(xì)胞只能產(chǎn)生2-4個(gè)神經(jīng)元，相當(dāng)一部分的姐妹神經(jīng)元并沒(méi)有分布于單個(gè)核團(tuán)中，而是遷移到不同的核團(tuán)中執(zhí)行不同的功能，表明姐妹神經(jīng)元的命運(yùn)不完全相同。此研究為破解核團(tuán)結(jié)構(gòu)的組織原則奠定了深厚的基礎(chǔ)。