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中科院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）研究員陳躍軍團隊通過建立跨分化階段高通量譜系示蹤新技術SISBAR，解析了人多能干細胞分化為腹側中后腦神經細胞的單細胞譜系，并發現了許多新譜系分化路徑和分子調控機制。該研究展示了基于SISBAR技術的新發現在改進帕金森病細胞治療策略中的應用。近日，相關論文以封面文章形式在線發表于《細胞-干細胞》。
“我們通過結合病毒介導的細胞條形碼標記技術、單細胞測序技術及克隆分離策略，開發了SISBAR技術。”陳躍軍介紹說，“SISBAR技術可以跨分化階段追蹤單個前體細胞衍生的譜系克隆，同時獲取該前體細胞的單細胞轉錄組信息。”
研究人員把SISBAR技術應用于人腹側中后腦的體外分化體系，建立了“潛能視角”和“起源視角”的譜系分析方法，解析由轉錄組定義的、不同細胞類型的分化潛能及分化起源，從而構建一個描繪整個分化過程的多層級譜系樹，揭示中后腦細胞分化過程中許多未曾報道過的發散型和匯聚型跨階段譜系分化路徑。
“該研究揭示了跨分化階段的群體水平譜系和克隆水平譜系之間的關系。”陳躍軍說，他們發現，在發散型譜系關系中，同種類型的前體細胞中單個前體細胞的命運可以不同；不同前體細胞差異的分化命運的集合代表了該前體細胞類型在群體水平的分化命運。
利用SISBAR技術，研究人員發現，中腦多巴胺能神經前體細胞具有至少3種命運分化潛能，包括中腦多巴胺能神經元、中腦谷氨酸能神經元、血管軟腦膜樣細胞。他們鑒定了早期中腦多巴胺能神經前體細胞的特異性表面分子標記物，并移植到帕金森病模型小鼠的紋狀體后，移植物中目的細胞中腦多巴胺能神經元的比例得到顯著提高，與通過SISBAR技術發現的中腦多巴胺能神經前體細胞多分化潛能的結果一致。
研究人員表示，作為一種通用型技術，SISBAR能夠廣泛應用于包括神經分化在內的基于人多能干細胞的體外分化系統，同時為解析細胞分化/發育過程中的譜系關系提供了新的方法和視角，是經典譜系追蹤方法的重要補充。（張雙虎）
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