连发两篇！北大学者在神经性疼痛领域取得重大进展

胰岛包含多种激素+内分泌谱系（α，β，δ，PP和ε细胞），但对内分泌发生基础的发育过程了解甚少。

2021年3月10日，北京大学徐成冉团队在Cell Research 在线发表题为“Sequential progenitor states mark the generation of pancreatic endocrine lineages in mice and humans”的研究论文，该研究分析定义了一条完整的内分泌发生途径，其中内分泌祖细胞（EP）的不同状态依次分化为小鼠中的特定内分泌谱系。在最后阶段（EP4early和EP4late），EP细胞的亚群表现出不同的内分泌谱系潜能。ε细胞和中间细胞群被确定为独立生成α和PP细胞的祖细胞。还进行了单细胞分析以描绘人类胰腺内分泌发生过程。尽管通常在人类和小鼠之间保持胰腺谱系的发育轨迹，但是已经检测到明显的种间差异，包括细胞类型的比例差异以及与特定谱系分化相关的调控网络的差异。该研究的发现支持一种模型，在该模型中，连续瞬时祖细胞状态决定了多个细胞谱系的分化，并为指导胰岛的体外生成提供了蓝图。

周围神经损伤可能导致慢性神经性疼痛。了解神经损伤引起的转录变化可以为神经性疼痛的复杂发病机理提供基础的见解。研究了神经性疼痛情况下背根神经节（DRG）的基因表达谱。然而，关于周围神经损伤后单个DRG神经元的转录组变化知之甚少。2021年3月10日，中国科学院上海神经所张旭及中国医学科学院李昌林共同通讯在Cell Research 在线发表题为“Single-cell transcriptomic analysis of somatosensory neurons uncovers temporal development of neuropathic pain”的研究论文，该研究在幸存的神经损伤（SNI）后对解离的小鼠DRG细胞进行了单细胞RNA测序。除了在生理条件下发现的DRG神经元类型外，该研究还鉴定了三个SNI诱导的神经元簇（SNIIC），其特征为Atf3 / Gfra3 / Gal（SNIIC1），Atf3 / Mrgprd（SNIIC2）和Atf3 / S100b / Gal （SNIIC3）。这些SNIICs分别源自Cldn9 + / Gal +，Mrgprd +和Trappc31 + DRG神经元。有趣的是，神经损伤后2天，SNIIC2通过增加Gal和降低Mrgprd表达而切换到SNIIC1。推断神经损伤后的基因调控网络，该研究发现SNIICs中激活的转录因子Atf3和Egr1可以增强Gal表达，而SNIIC2中激活的Cpeb1可能在SNI后2天内抑制Mrgprd表达。此外，该研究挖掘了神经性疼痛发展过程中的转录组学变化，以确定潜在的止痛靶标。该研究发现，激活脊髓背角星形细胞的cardiotrophin-like cytokine factor 1在SNIIC1神经元中被上调，并有助于SNI诱导的机械性异常性疼痛。因此，该研究结果为了解神经性疼痛发展过程中神经元类型变化的动态过程及其潜在分子机制提供了新的线索。

胰腺内分泌谱系位于朗格汉斯岛的有组织结构中，由分泌胰高血糖素（GCG），胰岛素（INS），生长抑素（SST），胰多肽（PPY）的α，β，δ，PP和ε细胞组成和Ghrelin（GHRL）。血糖稳态取决于胰岛中β细胞和非β细胞的功能协调，β细胞的自身免疫破坏或功能障碍分别导致1型或2型糖尿病。预期由多能干细胞体外诱导的各种内分泌谱系以及体内其他细胞内源性转分化为β细胞的工程化胰岛，将是糖尿病患者的有效治疗方法。这些治疗策略的有效实施是有力的依赖于对体内内分泌发生机制的理解。然而，产生所有内分泌谱系，特别是那些低丰度谱系的精确发育途径尚未得到解决。

先前的研究发现了小鼠胰腺器官发生过程中的谱系层次。表达Pdx1的多能胰腺祖细胞发展成tip和双能干细胞。tip细胞进一步分化为腺泡细胞，而干细胞生成导管或内分泌祖细胞（EP）。所有内分泌谱系均在胚胎发生过程中从Neurogenin3 +（Ngn3 +）EP群体中依次产生。值得注意的是，每个Ngn3 +细胞都是单能分化成一个内分泌细胞，这表明EPs的分化潜能是异质的。一致地，最近使用单细胞RNA测序（scRNA-seq）的研究表明，胰腺胚胎发生过程中EP的转录组异质性。然而，EP状态的生物学意义及其与内分泌发生的关系需要进一步的调查。

尽管人类胰腺器官发生过程中的谱系层次被认为与小鼠相似，但种间差异仍然存在。例如，内分泌谱系出现的顺序是不同的。首先出现的细胞是人类表达INS的细胞，而表达GCG的细胞首先出现在小鼠中。然而，由于样品的稀缺和常规组织学检查方法的局限性，人们对人胰腺谱系分化的详细过程了解甚少。

数项研究尝试阐明使用高通量基于液滴的scRNA-seq技术的小鼠内分泌谱系分化程序，例如10×Genomics平台（10×）。不幸的是，基于液滴的方法通常仅限于绘制α和β细胞的分化轨迹，这表明这些方法不足以描述整个内分泌谱系的分化途径。然而，检测低水平表达的基因对于鉴定在转录组水平上有微小差异的细胞的分化途径可能至关重要。

在这里，为了克服基于液滴的方法的局限性并定义胰腺内分泌谱系的整个发育轨迹，该研究将三种新生成的小鼠品系与各种其他小鼠品系相结合，然后进行分析这些细胞使用Smart-seq2或改良的STRT-seq（mSTRT-seq），它们是基于孔的高度敏感的scRNA-seq技术。

该研究发现连续的EP细胞状态建立了各种内分泌谱系生成的发育窗口。然后，使用从Smart-seq2或mSTRT-seq数据中提取的基因共表达网络（GCN）优化了对10x数据的分析，以更准确地分类细胞，更精确地描述细胞分化途径，并确定小鼠和人类中所有内分泌谱系的时间分化顺序。尽管物种之间通常会保留不同内分泌谱系的生成途径，但在EP和内分泌细胞的比例以及与细胞谱系分化相关的基因表达网络中发现了显著差异。

总之，该研究的发现支持一种模型，在该模型中，连续瞬时祖细胞状态决定了多个细胞谱系的分化，并为指导胰岛的体外生成提供了蓝图。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41422-021-00486-w

https://www.nature.com/articles/s41422-021-00479-9