Cell重磅解讀！科學家們成功在單細胞分辨率下解析機體腸道神經系統的奧秘！

來源：作者：人氣：-發表時間：2020-09-30 14:28:00【大中小】

整個胃腸道系統中嵌入的是一種更為廣泛的神經元陣列，其會協調幾乎所有的活動，包括消化、腸道運動以及對有害刺激的反應等，這些細胞就組成了腸道神經系統（ENS，enteric nervous system），并能將信號傳輸到大腦中，但其非常稀少且很脆弱，很難進行分離和深入研究，近日，一項刊登在國際雜志Cell上題為“The Human and Mouse Enteric Nervous System at Single-Cell Resolution”的研究報告中，來自MIT博德研究所等機構的科學家們通過研究克服了這一問題，研究人員開發了一種新方法來產生人類和小鼠ENS的單細胞圖譜。

通過分析這些單一神經元細胞的基因活性，研究人員推測，腸道中的神經元能與其它多種細胞類型之間保持交流溝通，包括免疫細胞等，而這些細胞中能夠表達與疾病相關的關鍵基因；ENS或許就是連接腸道、免疫系統和中樞神經系統的關鍵節點，其在腸道的過敏癥、炎癥和腸道運動障礙以及影響大腦的疾病中扮演著非常關鍵的角色。研究這些類型的神經-免疫相互作用是食物過敏科學計劃的下一個階段，這一計劃旨在尋找理解食物過敏發生的機制，并鼓勵研究人員開發新型治療過敏癥的療法。

研究者Ramnik Xavier表示，通過了解ENS系統中所發生的事件，我們就能更好地理解該系統如何與上皮細胞、免疫細胞和其它細胞進行溝通，同時還能開發出治療整個系統故障的新型療法。研究腸道中神經元的特性一直以來都是一大挑戰，部分原因是腸道神經元非常罕見且很脆弱，研究者常常因為很難從周圍組織對其進行分離從而很難研究腸道神經元的特性。為了克服這些障礙，研究人員設計了兩種鋅方法來在單一細胞分辨率下研究小鼠和人類機體中的ENS，即利用RAISIN RNA測序技術和MIRACL測序技術，前者是一種能分離單個細胞的實驗室步驟，其既保留了細胞核還保留了所附著的核糖體，能夠全面觀察細胞中的RNA，后者則能幫助研究人員更加有效地搜索罕見的細胞類型并在解離復雜組織樣本后對其進行收集。

這些技術最終幫助研究人員分析了5068個小鼠和1445個人類的腸道神經元細胞，同時還對來自兩個物種的多種腸道細胞類型進行了深入分析，后期研究人員還能將這些方法應用于新鮮和冷凍的組織樣本中，并能利用這些技術來分析出了腸道以外的其它罕見細胞類型的特性。研究者Orit Rozenblatt-Rosen指出，如今我們就能利用新技術來幫助構建并證實腸道神經系統的完整圖像/圖片，相關的數據還能幫助我們理解腸道神經系統在多種疾病發病過程中扮演的角色，并能精確地確定這些疾病的遺傳風險因素作用的特殊細胞類型。

研究者在腸道神經系統中發現了數十種不同的神經元細胞亞群，并發現，細胞的組成和基因表達會因腸道解剖區域、年齡甚至是取樣的時間的不同而不同；相關研究數據還揭示了不同神經元細胞亞型和周圍細胞之間存在的多種新型的細胞通路，腸道神經元細胞和免疫系統之間的關聯或能幫助科學家們后期研究參與胃腸道疾病發生的神經系統是如何發揮作用的，以及為何諸如自閉癥譜系障礙和帕金森疾病等中樞神經系統特定疾病患者會以腸道功能異常作為患者發病的早期癥狀。

研究者表示，對腸道神經元細胞進行研究或能幫助理解腸易激綜合征、腸道過敏性疾病和不明原因的腸道神經病變等多種疾病的發病機制；在很多方面，腸道神經元細胞被比喻為管弦樂隊的指揮家，比如，食物過敏的患者經常會出現腹痛、惡心、嘔吐和腹瀉，所有這些都是在很短的時間內發生，這就表明，腸道神經元細胞或許會感知到一些不對勁兒的地方，并能激活一種早期的預警系統，靶向作用這些腸道神經元細胞或能幫助開發減緩人群機體對食物和其它過敏原過敏的新型療法。