本报讯（记者张双虎）中科院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）研究员陈跃军团队通过建立跨分化阶段高通量谱系示踪新技术SISBAR，解析了人多能干细胞分化为腹侧中后脑神经细胞的单细胞谱系，并发现了许多新谱系分化路径和分子调控机制。该研究展示了基于SISBAR技术的新发现在改进帕金森病细胞治疗策略中的应用。近日，相关论文以封面文章形式在线发表于《细胞-干细胞》。
“我们通过结合病毒介导的细胞条形码标记技术、单细胞测序技术及克隆分离策略，开发了SISBAR技术。”陈跃军介绍说，“SISBAR技术可以跨分化阶段追踪单个前体细胞衍生的谱系克隆，同时获取该前体细胞的单细胞转录组信息。”
研究人员把SISBAR技术应用于人腹侧中后脑的体外分化体系，建立了“潜能视角”和“起源视角”的谱系分析方法，解析由转录组定义的、不同细胞类型的分化潜能及分化起源，从而构建一个描绘整个分化过程的多层级谱系树，揭示中后脑细胞分化过程中许多未曾报道过的发散型和汇聚型跨阶段谱系分化路径。
“该研究揭示了跨分化阶段的群体水平谱系和克隆水平谱系之间的关系。”陈跃军说，他们发现，在发散型谱系关系中，同种类型的前体细胞中单个前体细胞的命运可以不同；不同前体细胞差异的分化命运的集合代表了该前体细胞类型在群体水平的分化命运。
利用SISBAR技术，研究人员发现，中脑多巴胺能神经前体细胞具有至少3种命运分化潜能，包括中脑多巴胺能神经元、中脑谷氨酸能神经元、血管软脑膜样细胞。他们鉴定了早期中脑多巴胺能神经前体细胞的特异性表面分子标记物，并移植到帕金森病模型小鼠的纹状体后，移植物中目的细胞中脑多巴胺能神经元的比例得到显著提高，与通过SISBAR技术发现的中脑多巴胺能神经前体细胞多分化潜能的结果一致。
研究人员表示，作为一种通用型技术，SISBAR能够广泛应用于包括神经分化在内的基于人多能干细胞的体外分化系统，同时为解析细胞分化/发育过程中的谱系关系提供了新的方法和视角，是经典谱系追踪方法的重要补充。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.02.007