來(lái)源：丁香學(xué)術(shù)
大設(shè)施出大成果
北京時(shí)間 4 月 7 日 23 時(shí)，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院定量合成生物學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李漢杰團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》發(fā)表最新研究，首次證實(shí)了人體外周神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)存在小膠質(zhì)細(xì)胞。這一成果為探索外周神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及其疾?。ㄈ缏蕴弁?、嗜神經(jīng)病毒感染等）提供了新視角和潛在靶點(diǎn)。深圳先進(jìn)院為該研究第一單位。
值得一提的是，該研究是依托深圳合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、深圳腦解析與腦模擬重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，以及中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所的模式動(dòng)物表型與遺傳研究國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（靈長(zhǎng)類設(shè)施）產(chǎn)出的重要成果，進(jìn)一步凸顯了大科學(xué)設(shè)施為解決重大科學(xué)問(wèn)題提供的關(guān)鍵支撐作用。
審稿人對(duì)該成果給予了高度評(píng)價(jià)：「這是一項(xiàng)極為重要的新發(fā)現(xiàn)，突破了現(xiàn)有的認(rèn)知框架。此前，我們一直認(rèn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)之外不存在小膠質(zhì)細(xì)胞，然而作者通過(guò)強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，證明了外周神經(jīng)系統(tǒng)中小膠質(zhì)細(xì)胞的存在，這一發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)認(rèn)知。」
文章上線截圖
改寫(xiě)神經(jīng)免疫領(lǐng)域傳統(tǒng)定論
免疫細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的重要部分，分布于身體的各個(gè)組織器官，在胚胎發(fā)育、器官形成、維持身體穩(wěn)定以及影響疾病發(fā)生發(fā)展等多方面發(fā)揮著重要的作用。其中，小膠質(zhì)細(xì)胞在中樞神經(jīng)發(fā)育、免疫監(jiān)視及退行性病變（如阿爾茲海默癥、帕金森綜合征）等過(guò)程中扮演重要角色，但自 1919 年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，小膠質(zhì)細(xì)胞一直被認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)特有的免疫細(xì)胞亞群。
2023 年 9 月，李漢杰團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》發(fā)表的研究成果中，首次在國(guó)際上繪制了覆蓋組織范圍最廣、時(shí)間跨度最長(zhǎng)、采樣密度最高的人類免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜，并由此觀察到人體發(fā)育早期的皮膚、心臟和睪丸等多個(gè)外周組織中存在大量的小膠質(zhì)細(xì)胞，一舉打破了小膠質(zhì)細(xì)胞僅存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的傳統(tǒng)認(rèn)知。
基于前期研究基礎(chǔ)，李漢杰團(tuán)隊(duì)進(jìn)而提出一個(gè)大膽猜想：在外周神經(jīng)系統(tǒng)中或許也存在小膠質(zhì)細(xì)胞。
「起初，我們只觀察到小膠質(zhì)細(xì)胞在除中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的其他組織中出現(xiàn)，但具體是否存在于外周神經(jīng)系統(tǒng)并未確認(rèn)，于是開(kāi)啟了一年多的『自由探索』?！拐撐牡谝蛔髡邊侵旧貞浀?，這項(xiàng)研究需要在食蟹猴和豬等各種體型大小各異的非經(jīng)典模式動(dòng)物上開(kāi)展，團(tuán)隊(duì)不僅要從野外、養(yǎng)殖場(chǎng)收集生物樣本，且由于傳統(tǒng)的研究手段無(wú)法運(yùn)用到非經(jīng)典實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中，還需要重新搭建研究體系。
「我們?cè)谂R床樣本、食蟹猴樣本和豬樣本的外周神經(jīng)節(jié)中，觀察到了一類與大腦小膠質(zhì)細(xì)胞基因特征相同的細(xì)胞類群。而外周神經(jīng)節(jié)恰好是外周神經(jīng)系統(tǒng)的一部分，負(fù)責(zé)接收和傳遞外周的感覺(jué)信息到大腦?！箙侵旧f(shuō)道。
為了確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，研究團(tuán)隊(duì)又通過(guò)表觀遺傳特征、細(xì)胞溯源分析以及功能實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步確認(rèn)了中樞神經(jīng)和外周神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞不僅在表觀遺傳特征上高度相似，且均起源于卵黃囊來(lái)源的前體細(xì)胞，在功能上也具有一定的相似性，從而證實(shí)了「外周神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細(xì)胞」的存在。
論文通訊作者李漢杰（后排）與論文第一作者吳志生交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果
存在于約 4.3 億年前，與體型大小相關(guān)
為了探尋外周神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細(xì)胞的演化歷程，研究人員進(jìn)一步對(duì) 24 種脊椎動(dòng)物的外周神經(jīng)節(jié)進(jìn)行分析，涵蓋了魚(yú)類、兩棲類、爬行類和哺乳類。
他們發(fā)現(xiàn)，外周神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細(xì)胞起源古老，至少在約 4.3 億年前硬骨魚(yú)類的共同祖先時(shí)期，這類細(xì)胞就已出現(xiàn)在生物演化進(jìn)程中。
通過(guò)系統(tǒng)演化分析顯示，外周神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量和物種體型大小、外周神經(jīng)元胞體大小呈顯著正相關(guān)?！敢簿褪钦f(shuō)，物種體型越大，外周神經(jīng)元胞體越大，外周神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量也就越多；反之，物種體型越小，其胞體越小，外周神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量也就越少甚至完全缺失?！箙侵旧榻B。
這意味著，在進(jìn)化中，外周神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)大體型物種的神經(jīng)元發(fā)育與成熟起到關(guān)鍵作用，它根據(jù)遠(yuǎn)古時(shí)代經(jīng)自然選擇機(jī)制保留下來(lái)，逐漸進(jìn)化成數(shù)量與脊椎動(dòng)物體型相關(guān)的免疫細(xì)胞。
「外周神經(jīng)系統(tǒng)的小膠質(zhì)細(xì)胞在小鼠和大鼠這一類體型較小的脊椎動(dòng)物中并不存在。這或許是因?yàn)橐酝目茖W(xué)研究主要依賴小鼠和大鼠作為模式生物，導(dǎo)致這類細(xì)胞一直未被發(fā)現(xiàn)?！拐撐耐ㄓ嵶髡呃顫h杰研究員表示。
此外，研究團(tuán)隊(duì)在解析結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)教科書(shū)中的外周神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的「神經(jīng)元-衛(wèi)星膠質(zhì)細(xì)胞」二元結(jié)構(gòu)不同，外周神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細(xì)胞在較大體型物種中直接接觸并包裹外周神經(jīng)元胞體，形成「神經(jīng)元-小膠質(zhì)細(xì)胞-衛(wèi)星膠質(zhì)細(xì)胞」三元結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步刷新了科學(xué)界對(duì)人體外周神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。
李漢杰團(tuán)隊(duì)合影
「大設(shè)施+大科學(xué)」，產(chǎn)出大成果
近年來(lái)，我國(guó)的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，一批大科學(xué)設(shè)施建成運(yùn)營(yíng)，通過(guò)「大設(shè)施+大科學(xué)」的協(xié)同創(chuàng)新模式，重大成果不斷涌現(xiàn)，為科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)支撐。
2024 年 12 月，由深圳先進(jìn)院牽頭建設(shè)的合成生物、腦解析與腦模擬重大科技基礎(chǔ)設(shè)施宣布正式啟用，為國(guó)家科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)注入強(qiáng)勁動(dòng)力。
「該研究的突破離不開(kāi)大科學(xué)設(shè)施的關(guān)鍵性支撐?！估顫h杰介紹，在該研究中，研究團(tuán)隊(duì)利用深圳合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的自動(dòng)化、高通量、標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)，對(duì)多物種的中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)免疫細(xì)胞進(jìn)行無(wú)偏差單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序與生物信息學(xué)分析，重點(diǎn)研究了外周神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育分化及跨物種比較；利用深圳腦解析與腦模擬重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)展了模式動(dòng)物神經(jīng)電信號(hào)分析研究。
在進(jìn)行跨物種的系統(tǒng)演化分析中，研究團(tuán)隊(duì)借助中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所的模式動(dòng)物表型與遺傳研究國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（靈長(zhǎng)類設(shè)施）、國(guó)家非人靈長(zhǎng)類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源庫(kù)平臺(tái)，使得非人靈長(zhǎng)類等多物種的采樣與研究順利進(jìn)行。
當(dāng)前，大科學(xué)設(shè)施已成為科技創(chuàng)新的重要利器?！冈撗芯砍晒癸@了我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的創(chuàng)新能力，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施通過(guò)設(shè)備資源共享、人才交流合作等機(jī)制，實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究重大發(fā)現(xiàn)。」 李漢杰表示，該研究成果的發(fā)現(xiàn)不僅印證了多平臺(tái)聯(lián)動(dòng)的科研價(jià)值，也為后續(xù)生命科學(xué)領(lǐng)域的重大攻關(guān)提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。未來(lái)，隨著我國(guó)大科學(xué)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，設(shè)施間的協(xié)同效應(yīng)將持續(xù)釋放，為源頭創(chuàng)新和技術(shù)突破注入更強(qiáng)動(dòng)力。
團(tuán)隊(duì)利用深圳合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)展研究
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責(zé)編｜余 融
審校｜余 融、趙梓杉、馮 春
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