浙大刘冲团队在Advanced Science发文揭开少突胶质前体细胞的发育起源与异质性的关系

2021年8月16日，浙江大学脑科学与脑医学学院/第二附属医院刘冲课题组在Advanced Science杂志在线发表了题为“In Vivo Clonal Analysis Reveals Development Heterogeneity of Oligodendrocyte Precursor Cells Derived from Distinct Germinal Zones”的研究长文。该研究首次建立了针对OPC谱系的体内克隆分析技术，并利用该技术发现背侧和腹侧两种干细胞起源的OPC细胞命运截然不同，证明了发育起源对于OPC细胞命运具有决定作用。

少突胶质细胞前体细胞（OPC）是组成中枢神经系统最重要的细胞之一，不仅可以分化为少突胶质细胞形成髓鞘，而且可以与神经元直接建立突触连接，调控神经活动。OPC也是成年大脑中主要的增殖细胞，对于大脑的正常发育及其功能的正常行使具有不可或缺的作用。OPC功能异常会造成多种严重的中枢神经系统疾病，如脱髓鞘，多发性硬化，自闭症，精神分裂症和脑胶质瘤。尽管已有研究证明OPC在细胞形态、分化能力、电生理特性等方面具有异质性，但这与OPC发育起源之间的关系尚不明确。

该研究结合基因工程修饰小鼠，胚胎电转技术和PiggyBac转座子技术发展了一套全新的细胞特异性的体内克隆分析系统，可以实现在特定发育时间窗口对特定细胞类型进行谱系示踪与单细胞起源的克隆分析。作者通过改变胚胎电转的电流方向，把转座子上的DNA序列稳定整合到胚胎期小鼠侧脑室不同区域的神经干细胞中，结合在OPC中特异表达Cre重组酶的NG2-Cre/CreER转基因小鼠，实现对不同起源OPC及其子代细胞的标记和追踪。

作者分别在群体水平和克隆水平探究背侧和腹侧起源的OPC在分化、增殖、分布等细胞行为，发现背侧起源的OPC在成年后持续扩增并保持较高的分化比例，而腹侧起源的OPC虽然在早期与背侧起源的OPC有相似的细胞行为，但成年后逐渐凋亡，至小鼠6个月时基本上已全部消失，且相较于背侧起源的OPC，保持更低的分化比例。作者还通过数学建模分析了OPC早期克隆的大小，推断背侧和腹侧起源的OPC不同的分裂模式。最后，借助Crispr-Cas9技术，作者在OPC克隆中特异性敲除了NF1基因，逆转了腹侧起源的OPC成年后逐渐凋亡的命运。

综上所述，该研究通过对不同起源OPC的克隆分析，揭示了OPC发育起源对细胞异质性和细胞命运的决定性作用，并找出了改变腹侧起源OPC凋亡命运的关键基因，为通过OPC移植治疗脱髓鞘疾病提供了新的思路；同时也证明了克隆分析在单细胞水平上研究细胞异质性中的重要性。

浙江大学脑科学与脑医学学院/第二附属医院刘冲研究员为本文通讯作者，浙江大学医学院博士生刘睿为本文第一作者。

刘冲研究员团队长期致力于神经系统肿瘤起源与神经系统发育的生物学研究，在Advanced Science（2020，2021）、Neuro-oncology（2016）等杂志发表通讯作者文章多篇。课题组欢迎对神经生物学、肿瘤生物学、干细胞生物学、免疫学等感兴趣或有相关背景的副教授、讲师、博士后和研究生加入，有意者可联系chongliu77@zju.edu.cn。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/advs.202102274