Cell Stem Cell：自体荧光是神经干细胞激活状态的生物标志物

yinfuhua

Cell Stem Cell：自体荧光是神经干细胞激活状态的生物标志物5 G$ D6 {  N' t. p" q
来源：生物谷原创 2024-04-07 17:09
1 Y; w% w# }$ _$ G7 D- y研究者描述了一种单细胞分辨率、非破坏性、分级、活细胞、无标记的工具，用于研究NSC静止，有望用于研究其他类型的干细胞和其他类型NSC细胞行为的转变。. v- S* r% j: D
神经干细胞(NSCs)负责新生神经元的终身生成，这一过程被称为神经发生，至少在两个不同的区域:侧脑室的室下区(SVZ)和海马齿状回的亚颗粒区(SGZ)。成人NSCs主要处于静止状态(qNSCs)，但在接收到信号后会激活，退出静止状态并进入细胞周期。这些被激活的NSCs (aNSCs)可以自我更新并产生祖细胞，祖细胞在最终分化为新生神经元之前扩大种群，这些新生神经元成熟并整合到现有的回路中。
8 d% {# k( Y1 r1 q/ O3 {9 Q最近的证据表明，NSC静止退出是成人神经发生的限速步骤，并随着年龄和疾病而减少。因此，了解qNSCs、aNSCs的生物学特性以及从静止到激活的转变对理解成人神经发生至关重要。* g+ x5 z) D7 x  }7 W1 x
过去十年的研究已经深入了解了NSC静止的生物学基础，揭示了细胞生物学的许多节点的广泛重构，如代谢和蛋白质组。然而，这些研究受到现有的鉴定、分离和/或生成qNSCs和aNSCs的现代技术的限制。为了获得对NSC静止状态的最完整的理解，需要应用具有独特功能的新工具。
! C8 A2 Z. X9 ]* |; u' O $ v# R2 X5 Y( ~% M
图片来源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.02.0117 A% Z; O( R) h, }
近日，来自美国威斯康星大学的研究者们在Cell Stem Cell杂志上发表了题为“Autofluorescence is a biomarker of neural stem cell activation state”的文章，该研究开发了一种非破坏性、活细胞和无标记的方法，通过自身荧光成像来区分静止和激活的神经干细胞。# L1 T2 N% J8 N7 d1 `$ ?
神经干细胞(NSCs)必须退出静止状态才能产生神经元;然而，人们对这一过程的理解仍然受到当前技术的限制。许多研究已经证明了自体荧光的荧光寿命成像(FLIM)在研究其他细胞类型的细胞状态和行为的变化方面的潜力。但是确定在不同条件下改变NAD(P)H和FAD荧光寿命的精确的潜在结合伙伴可能具有挑战性。因此，研究者想知道是否可以使用特定自荧光信号的寿命和强度成像(这里称为光学细胞状态成像的组合)来研究NSC细胞状态。4 m) g0 V  p: f1 _; j

1 ^/ _4 N/ @2 P* K/ u一种用于NSC激活状态分类的活细胞无标记成像策略2 J! W: T3 z% O
图片来源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.02.011
: J( u5 |8 O1 G. w( S# y6 i自荧光代谢辅助因子的荧光寿命成像(FLIM)已用于其他类型的细胞，以研究由代谢重塑驱动的细胞状态的变化，这些变化改变了这些内源性荧光团的光学性质。使用这种非破坏性、活细胞和无标记的策略，研究者发现静止的NSCs (qNSCs)和激活的NSCs (aNSCs)具有独特的自身荧光谱。具体来说，qNSCs显示出丰富的自身荧光定位于溶酶体的一个子集，这可以作为NSC静止的分级标记物，在单细胞分辨率下预测细胞行为。
* C% ]; |( m! T$ i将自身荧光成像与单细胞RNA测序相结合，研究者提供了揭示与深度静止和NSC快速激活相关的转录特征的资源。总之，本研究描述了一种跟踪小鼠NSC激活状态的方法，并扩大了人们对成人神经发生的理解。
: v: m2 M! m9 b+ Q5 q: E; `* X1 t
( i, E6 M+ S* n* @# G自体荧光是神经干细胞激活状态的生物标志物: z7 V9 C0 G6 d- y1 n
图片来源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.02.011
1 Q8 P% b0 N+ Y# Q综上所述，研究者描述了一种单细胞分辨率、非破坏性、分级、活细胞、无标记的工具，用于研究NSC静止，有望用于研究其他类型的干细胞和其他类型NSC细胞行为的转变。研究者发现NSC自身荧光，特别是PAF强度，在没有任何外源标记的情况下足以预测NSC的激活状态。最后，利用该标记与单细胞转录组学配对，研究者确定了与NSC快速激活和深度静止相关的分子机制。: i* b) Y! X; @6 b/ _* V, m- u
尽管本研究将NSCs的自身荧光成像作为追踪复杂细胞行为的有力工具，但在几个方面仍然受到限制，因此很难解释过去使用该技术预测NSC激活状态的研究结果的确切生物学意义。(生物谷 Bioon.com）( k( z$ V) z  `0 I
参考文献：
& t( L: \6 u" g5 e' Q! pChristopher S. Morrow et al. Autofluorescence is a biomarker of neural stem cell activation state. Cell Stem Cell. 2024 Mar 13:S1934-5909(24)00054-7. doi: 10.1016/j.stem.2024.02.0114 h% M& R" ~8 A
. v- Y7 v# h/ ?" i- v