BioArt按
：
随着衰老的进行，成体神经发生下降并通常伴随着神经干细胞/神经前体细胞数目
（Neural stem cell/ neural progenitor cells, NSC/NPCs）
的减少。
此外，认知水平的下降也被认为与NSC/NPCs活性的抑制相关。然而，这些与衰老相关的NSC/NPCs活性下降和数目减少的分子机制仍然知之甚少。深入理解NSC/NPCs在衰老过程中的变化及其相关的作用机制，将对改善与衰老相关的神经退行性疾病以及脊髓损伤的干细胞治疗具有重要意义。近日，来自同济大学
孙毅
教授课题组在
Protein & Cell
杂志上发表了题为“Single-cell transcriptomics reveals gene signatures and alterations associated with aging in distinct neural stem/progenitor cell subpopulations”的研究论文，
该
研究首次通过群体和单细胞转录组综合分析揭示与衰老相关的不同亚群的NSC/NPCs的基因特征和分子改变以及可能涉及的信号通路，为人们更好的认识衰老提供了很好的理论基础
。
论文解读
：
在小鼠中枢神经系统中，成体神经发生主要位于侧脑室的室管膜下区（subventricular zone, SVZ）和海马齿状回颗粒下区（Dentate gyrus, subgranular zone，DG-SGZ）。随着衰老的进行，成体神经发生下降并通常伴随着神经干细胞/神经前体细胞（Neural stem cell/ neural progenitor cells, NSC/NPCs）数目的减少[1]。此外，认知水平的下降也被认为与NSC/NPCs活性的抑制相关，主要表现为神经干细胞增殖能力的降低，神经干细胞产生新生神经元数目减少以及神经干细胞倾向分化为星形胶质细胞。然而，这些与衰老相关的NSC/NPCs活性下降和数目减少的分子机制仍然知之甚少。深入理解NSC/NPCs在衰老过程中的变化及其相关的作用机制，将对改善与衰老相关的神经退行性疾病以及脊髓损伤的干细胞治疗具有重要意义。
尽管基因转录组分析能够客观地揭示处于不同生物学过程中的细胞的分子改变，但是
由于成体NSC/NPCs所在的区域具有复杂的细胞微环境，且该区域的细胞组成具有很强的异质性[2]，这使得阐明潜在的NSC/NPCs衰老的分子机制面临巨大挑战
。再者，成体大脑中的NSC/NPCs本身也是一个异质性很强的群体[3-4]，要揭示不同亚型的NSC/NPCs具体的衰老机制更加困难。然而，单细胞测序技术的出现，使得解决这些困难成为可能。随着具有高分辨率的单细胞转录组分析的发展，小鼠SVZ新的NSC/NPCs亚型不断被发现[4-5]。
通过单细胞转录组测序结合群体转录组分析研究不同的成体NSC/NPCs亚群与衰老相关的基因特征和改变可能为揭示这些机制提供新的策略
。
在这项研究中，研究人员首先确定年老小鼠SEZ/SVZ的NSC/NPCs无论在体内还是在体外都表现出增殖能力和神经元生成能力下降。此外，年老小鼠SEZ/SVZ的NSC/NPCs的数目明显减少。为了进一步探究这些改变可能涉及的分子机制，我们对年轻和年老小鼠来源的SEZ/SVZ组织和体外培养的NSC/NPCs进行群体RNA测序，以及对体内分离的不同亚群的NSC/NPCs进行单细胞测序。
通过对群体数据和单细胞数据分析结合免疫荧光染色的结果，发现年老小鼠SEZ/SVZ的NSC/NPCs处于一个高炎症的环境之下，并且这种高炎症的环境可能是由于活化的小胶质细胞引起的
（
如下图所示
）。
结合先前已发表的研究结果[6]，推测高炎症的环境抑制年老小鼠SEZ/SVZ的NSC/NPCs分化成神经元，而促进其分化成星形胶质细胞。小鼠SEZ/SVZ包含异质性很高的NSC/NPCs群体，在对单细胞的NSC/NPCs进行亚群鉴定时，发现相比于用已知的少数NSC/NPCs标记基因确定细胞亚群，特征的大基因模块比对可能更加有效和准确。因为它可以允许不同来源的单细胞测序数据间相互验证，并且多基因的比对更有利于避免测序噪音的影响。进一步，研究人员对群体和单细胞数据基于年龄的差异表达基因进行GO分析，结果显示
在年老小鼠所有的NSC/NPCs类群中，都呈现出与增殖和细胞周期相关的基因下调。有趣的是，每种类群这些下调的基因簇各不相同，提示各自具有不同调控网络调节增殖和细胞周期的下降
（
如下图所示
）。
另外，研究人员还发现在活化的神经干细胞亚群和神经母细胞亚群，都涉及到Mapk/Erk信号通路相关的基因（Erk1/2）下调。它是一个重要的调节细胞增殖的信号通路。通过qPCR和免疫荧光染色检测，发现年老小鼠SEZ/SVZ的NSC/NPCs活化的p-Erk1/2水平降低。体外用p-Erk1/2抑制剂处理原代培养的NSC/NPCs显示出明显的神经球形成抑制能力，提示Mapk/Erk信号通路可能涉及与衰老相关的NSC/NPCs增殖能力改变。
