神经元细胞的类型通常由其分子特性、解剖结构和功能决定。尽管单细胞基因组学的最新进展已导致大脑中细胞类型多样性的高分辨率分子表征,但神经元细胞类型的研究往往脱离其解剖特性。
为了更好地理解皮层神经元的分子和解剖特征之间的关系,研究人员将逆行标记与单核DNA甲基化测序相结合,将神经表观基因组特性与投射联系起来。研究检测了来自63个皮质-皮质和皮质-皮质下长距离投射的11 827个新皮质神经元。研究结果揭示了投射神经元独特的表观遗传特征,对应于它们的层流、区域位置以及投射模式。根据其表观基因组,可以进一步区分投射到不同皮质靶点的端脑内细胞,投射到端脑外靶点的第5层神经元(layer 5 neurons that project to extra-telecephalic targets, L5ET)形成单独的簇,与它们的轴突投射对齐。这种分离在皮质区域之间存在差异,这表明L5ET亚型中存在区域特异性差异,解剖学研究进一步证实了这一点。
值得注意的是,一群皮质投射神经元与L5ET而不是端脑内神经元聚集在一起,这表明L5ET皮质神经元群投射到两个靶点。通过对皮质-皮质投射神经元的双重逆行标记和顺行追踪来验证这些神经元的存在,这揭示了端脑外靶点的轴突终末,包括丘脑、上丘和脑桥。研究发现强调了单细胞表观基因组方法将神经元的分子特性与其解剖和投射特性联系起来的能力。
参考文献:ZHANG Zhu-zhu, ZHOU Jing-
tian, TAN Peng-cheng, et al. Nature, 2021,598:167- 173.