Multimodal Single-Cell Analysis Reveals Physiological Maturation in the Developing Human Neocortex.
Multimodal Single-Cell Analysis Reveals Physiological Maturation in the Developing Human Neocortex.
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多模式单细胞分析揭示发育中的人类新皮质的生理成熟
DOI：
10.1016/j.neuron.2019.01.027
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发表时间：
2019-04-03
期刊：
影响因子：
16.2
通讯作者：
Kriegstein AR
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mayer S;Chen J;Velmeshev D;Mayer A;Eze UC;Bhaduri A;Cunha CE;Jung D;Arjun A;Li E;Alvarado B;Wang S;Lovegren N;Gonzales ML;Szpankowski L;Leyrat A;West JAA;Panagiotakos G;Alvarez-Buylla A;Paredes MF;Nowakowski TJ;Pollen AA;Kriegstein AR
在发育中的人类新皮质中，祖细胞在出生前产生多种细胞类型。祖细胞和新生神经元对信号线索（包括神经递质）做出反应。虽然单细胞 RNA 测序揭示了细胞多样性，但生理异质性尚未映射到这些正在发育和多样化的细胞类型上。通过结合神经递质受体激动剂引起的细胞内 Ca2+ 升高的测量和同一单细胞的 RNA 测序，我们发现 Ca2+ 反应具有细胞类型特异性，并随着谱系进展而动态变化。生理反应特性预测分子细胞身份，并另外揭示单细胞转录组学未捕获的多样性。我们发现，血清素受体 HTR2A 选择性地激活发育中的人类（而非小鼠）新皮质中的放射状胶质细胞，并且抑制人类放射状胶质细胞中的 HTR2A 受体会破坏放射状胶质细胞支架。我们展示了发育中的人类新皮质神经发生过程中高度特异性的神经递质信号传导，并强调了生理信号传导的进化差异机制。梅耶尔等人。开发一种基于微流体的方法，将钙成像和单细胞转录组学联系起来，以研究发育中的人类新皮质中神经递质的细胞反应。它们揭示了当祖细胞分化为不同类型的神经元时动态变化的反应曲线。
In the developing human neocortex, progenitor cells generate diverse cell types prenatally. Progenitor cells and newborn neurons respond to signaling cues, including neurotransmitters. While single-cell RNA sequencing has revealed cellular diversity, physiological heterogeneity has yet to be mapped onto these developing and diverse cell types. By combining measurements of intracellular Ca2+ elevations in response to neurotransmitter receptor agonists and RNA sequencing of the same single cells, we show that Ca2+ responses are cell-type-specific and change dynamically with lineage progression. Physiological response properties predict molecular cell identity and additionally reveal diversity not captured by single-cell transcriptomics. We find that the serotonin receptor HTR2A selectively activates radial glia cells in the developing human, but not mouse, neocortex, and inhibiting HTR2A receptors in human radial glia disrupts the radial glial scaffold. We show highly specific neurotransmitter signaling during neurogenesis in the developing human neocortex and highlight evolutionarily divergent mechanisms of physiological signaling. Mayer et al. develop a microfluidics-based approach that links calcium imaging and single-cell transcriptomics to study cellular responses to neurotransmitters in the developing human neocortex. They reveal dynamically changing response profiles as progenitor cells differentiate to diverse types of neurons.
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