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2025年4月7日，《Cell Reports》期刊在線發(fā)表了題為《Age-dependent glial heterogeneity and traumatic injury responses in a vertebrate brain structure》的研究論文，該研究由中國(guó)科學(xué)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）何杰研究組完成。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，建立了覆蓋斑馬魚四個(gè)年齡階段（幼年早期，幼年晚期，青年，年輕成年）生理和創(chuàng)傷性腦損傷（traumatic brain injury，TBI）條件下中腦膠質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組圖譜，系統(tǒng)性揭示了不同年齡大腦膠質(zhì)細(xì)胞的異質(zhì)性及其腦創(chuàng)傷響應(yīng)特征（可視化網(wǎng)站：https://zebrafish.cn/Molecular-Atlas/scRNA-Glia）。

小膠質(zhì)細(xì)胞隨著年齡變化呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)互補(bǔ)的兩種亞型——幼年富集的MG1和成年富集的MG2，它們?cè)谵D(zhuǎn)錄組、空間分布、和形態(tài)學(xué)特征上均存在顯著差異。而腦創(chuàng)傷后，小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)被誘導(dǎo)進(jìn)入三種激活狀態(tài)（iMG-1/2/3），其中促炎型iMG-1出現(xiàn)在所有年齡，調(diào)控型iMG-2從幼年晚期開(kāi)始出現(xiàn)，而吞噬型iMG-3只在青年和成年出現(xiàn)。

對(duì)于少突膠質(zhì)細(xì)胞，其成熟及髓鞘化始于幼年晚期并持續(xù)至成年階段，分化出三種成熟亞型（MOL1/2/3）。在腦創(chuàng)傷后，少突膠質(zhì)細(xì)胞再生現(xiàn)象只存在于幼年和青年，而成年無(wú)此現(xiàn)象。細(xì)胞類型組成分析顯示腦創(chuàng)傷誘導(dǎo)的COPs/NFOL增多現(xiàn)象特異性存在于幼年和青年階段，腦創(chuàng)傷誘導(dǎo)出現(xiàn)的iOLCs/ipOLCs特異性存在于青年和成年階段，而腦創(chuàng)傷誘導(dǎo)的成熟少突膠質(zhì)細(xì)胞（MOL）向iMOL-1/iMOL-2的轉(zhuǎn)變則僅存在于成年階段。這些在幼年、青年、和成年階段呈現(xiàn)出特異且部分重疊分布模式的少突膠質(zhì)譜系細(xì)胞類群或參與上述年齡依賴性再生現(xiàn)象的產(chǎn)生。

放射狀星形膠質(zhì)細(xì)胞被鑒定出6個(gè)轉(zhuǎn)錄組特異且具有獨(dú)特時(shí)空分布特征的靜息態(tài)亞型（qRA1/2/3/4/5/6）。有趣的是，在經(jīng)歷腦創(chuàng)傷后，qRA1/2亞型在幼年早期不會(huì)被誘導(dǎo)進(jìn)入增殖態(tài)，而幼年晚期及之后均可以。此外，這些腦創(chuàng)傷誘導(dǎo)增殖的放射狀星形膠質(zhì)細(xì)胞在幼年晚期能夠進(jìn)行均衡的神經(jīng)發(fā)生和膠質(zhì)發(fā)生，而在成年階段則主要進(jìn)行膠質(zhì)發(fā)生。

圖1：斑馬魚中腦視頂蓋中年齡依賴的膠質(zhì)細(xì)胞異質(zhì)性和腦損傷響應(yīng)特征圖示總結(jié)

中國(guó)科學(xué)院腦智卓越中心何杰研究員為該研究的通訊作者，腦智卓越中心博士生秦慧雯為該論文的第一作者，腦智卓越中心博士生喻曙光、復(fù)旦大學(xué)博士生韓如意對(duì)該研究做出了貢獻(xiàn)。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院腦智卓越中心分子細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)、光學(xué)成像平臺(tái)、和腦科學(xué)數(shù)據(jù)與計(jì)算中心的大力支持。該研究得到了國(guó)家科技創(chuàng)新2030重大專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。