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中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）研究員陳躍軍團(tuán)隊(duì)通過建立跨分化階段高通量譜系示蹤新技術(shù)SISBAR，解析了人多能干細(xì)胞分化為腹側(cè)中后腦神經(jīng)細(xì)胞的單細(xì)胞譜系，并發(fā)現(xiàn)了許多新譜系分化路徑和分子調(diào)控機(jī)制。該研究展示了基于SISBAR技術(shù)的新發(fā)現(xiàn)在改進(jìn)帕金森病細(xì)胞治療策略中的應(yīng)用。近日，相關(guān)論文以封面文章形式在線發(fā)表于《細(xì)胞-干細(xì)胞》。

“我們通過結(jié)合病毒介導(dǎo)的細(xì)胞條形碼標(biāo)記技術(shù)、單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)及克隆分離策略，開發(fā)了SISBAR技術(shù)。”陳躍軍介紹說，“SISBAR技術(shù)可以跨分化階段追蹤單個(gè)前體細(xì)胞衍生的譜系克隆，同時(shí)獲取該前體細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組信息。”

研究人員把SISBAR技術(shù)應(yīng)用于人腹側(cè)中后腦的體外分化體系，建立了“潛能視角”和“起源視角”的譜系分析方法，解析由轉(zhuǎn)錄組定義的、不同細(xì)胞類型的分化潛能及分化起源，從而構(gòu)建一個(gè)描繪整個(gè)分化過程的多層級(jí)譜系樹，揭示中后腦細(xì)胞分化過程中許多未曾報(bào)道過的發(fā)散型和匯聚型跨階段譜系分化路徑。

“該研究揭示了跨分化階段的群體水平譜系和克隆水平譜系之間的關(guān)系?！标愜S軍說，他們發(fā)現(xiàn)，在發(fā)散型譜系關(guān)系中，同種類型的前體細(xì)胞中單個(gè)前體細(xì)胞的命運(yùn)可以不同；不同前體細(xì)胞差異的分化命運(yùn)的集合代表了該前體細(xì)胞類型在群體水平的分化命運(yùn)。

利用SISBAR技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，中腦多巴胺能神經(jīng)前體細(xì)胞具有至少3種命運(yùn)分化潛能，包括中腦多巴胺能神經(jīng)元、中腦谷氨酸能神經(jīng)元、血管軟腦膜樣細(xì)胞。他們鑒定了早期中腦多巴胺能神經(jīng)前體細(xì)胞的特異性表面分子標(biāo)記物，并移植到帕金森病模型小鼠的紋狀體后，移植物中目的細(xì)胞中腦多巴胺能神經(jīng)元的比例得到顯著提高，與通過SISBAR技術(shù)發(fā)現(xiàn)的中腦多巴胺能神經(jīng)前體細(xì)胞多分化潛能的結(jié)果一致。

研究人員表示，作為一種通用型技術(shù)，SISBAR能夠廣泛應(yīng)用于包括神經(jīng)分化在內(nèi)的基于人多能干細(xì)胞的體外分化系統(tǒng)，同時(shí)為解析細(xì)胞分化/發(fā)育過程中的譜系關(guān)系提供了新的方法和視角，是經(jīng)典譜系追蹤方法的重要補(bǔ)充。（張雙虎）