大鼠脊髓损伤后基因表达和分子调控的系统研究

来源：中国工程院院刊

作者：苏国辉

脊髓损伤是一个世界性医学难题。损伤后脊髓的功能会发生临时性或永久性的变化，对患者的生理、社会和职业造成严重后果。脊髓损伤后的病理过程和分子调控机制十分复杂，至今尚不清楚。对脊髓损伤后发生的一系列生理、病理过程的深入了解将有利于脊髓损伤的治疗。

最近，中国科学院院士苏国辉在《Engineering》期刊发表了对最新的脊髓损伤后全转录组系统研究（《Front Mol Neurosci》 2019, https://doi.org/10.3389/fnmol.2019.00287）的评述（《Engineering》2020, http://www.engineering.org.cn/en/10.1016/j.eng.2019.12.017）。

在该评述中简述了脊髓损伤后全转录组系统研究的主要内容：通过全转录组测序分析大鼠脊髓半切损伤后，损伤处远、近端脊髓组织在多个时间点（0h, 0.5h, 3h, 6h, 12h, 1d, 3d, 7d, 14d, 21d, and 28d）的病理变化和分子基因调控模式。

评述中指出，来自教育部神经再生重点实验室顾晓松院士团队Yu等人采用全转录组测序，而非最近流行的单细胞测序技术，来研究脊髓组织。脊髓损伤是一种复杂的疾病，伴随着一系列生理、病理及细胞的变化。因此，脱离损伤后脊髓组织的整体微环境，仅通过在一种细胞内分析脊髓损伤这一复杂的过程十分困难且不合适。对损伤组织的全转录组测序有利于脊髓损伤后的多细胞、多系统交叉研究，为脊髓损伤后的复杂变化提供全面的分析。

评述中对Yu等人的研究做如下总结：

（1）星形胶质细胞激活是脊髓损伤后星形胶质细胞发生的主要变化，并在损伤后第3天最显著。涉及星形胶质细胞激活并表达上调的基因包括MMP9、SERPINE1、IL1B、TLR2和CEBPB。SNCA基因在这一过程中表达下调，这表明SNCA的表达可能抑制脊髓损伤后星形胶质细胞激活。

（2）小胶质细胞在脊髓损伤后第3天到第28天大量激活，与小胶质细胞激活相关的基因表达上调，包括HMOX1、IL-6、CYBB、ERBB2和TGFB1等。

（3）少突胶质细胞的凋亡、存活、分化、发育过程在脊髓损伤后第1天急剧下降，其中与少突胶质细胞分化相关的基因BMP2、HGF、TP53、LINGO1、TNC和VCAN在损伤后表达发生变化。

（4）脊髓损伤后各类炎症细胞（包括中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞等）聚集到损伤处，相关细胞因子和趋化因子在损伤后0.5小时上调。炎症相关转录因子ATF3、FOS等也表达上调。

（5）脊髓损伤后血管增生，这与血管内皮细胞的迁移、增殖、激活密切相关。损伤后的血管再生经历了缺氧、血管发芽、重塑等过程，该过程涉及LIF、THBS1、FGF9和RUNX2等关键基因。

图1 不同类型细胞在脊髓损伤(a)前和(b)后的生物学过程变化

总的来说，该评述认为Yu等人的研究扩展了目前对脊髓损伤的分子病理认知；揭示了脊髓损伤后损伤处远、近端脊髓组织在不同时间点的病理过程和微环境的变化；为脊髓损伤修复提供了基于整合多靶点、药物干扰、细胞干扰及生物工程技术的新的研究思路。

供稿丨于彬；编校丨吴佳明

改编原文：

Kwok-Fai So.A Comprehensive Study of Gene Expression and Molecular Regulation Following Spinal Cord Injury[J].Engineering,2020,6(4):389-390.