撰文丨章臺柳

大多數關于人類海馬體神經發生的研究 是 通過檢測從神經干細胞到中間神經祖細胞（INPs）和神經母細胞 （ 統稱為神經祖細胞）直至新生神經元 等 不同階段中與神經發生相關的蛋白質來開展。多項研究 報道， 人類齒狀回終生都存在神經祖細胞相關標記物的免疫組化證據【1】，而其他研究則指出這些標記物在兒童期后消失【2】， 那么 人類成年期海馬體 中是否存在 神經發生 目前還存在爭議 。方法學 的 差異可能是導致這些矛盾結果的原因， 雖然 這些標記物在其他物種中得到驗證， 但 能否可靠識別人類神經祖細胞仍存疑。

單核 RNA 測序（ snRNA-seq ）技術可 繞過 標記物限制，實現跨物種和發育軌跡的比較，為細胞類型和狀態提供無偏倚的研究手段。近期針對成人海馬體的 snRNA-seq 研究雖鑒定出未成熟神經元，卻未能發現增殖性祖細胞，提示新生神經元可能源于發育期產生的神經元祖細胞的緩慢成熟過程。溴脫氧尿苷（ BrdU ）標記、碳測年法以及成人齒狀回外植體中神經元的有絲分裂生成等證據，均支持成人海馬體中存在增殖性祖細胞。然而，增殖性祖細胞及其神經發生軌跡始終未能明確，這成為理解人類成年期海馬體神經發生 的 關鍵缺失環節。

2025 年 7 月 3 日 ， 來自 瑞典卡羅林斯卡醫學院 的 Jonas Frisén 團隊 在 Science 雜 志上發表文章 Identification of proliferating neural progenitors in the adult human hippocampus ，通過snRNA-seq對從新生兒至成年期的人類海馬體進行分析。研究確認了童年早期所有神經祖細胞發育階段，并在成人樣本中運用Ki67增殖標記抗體與機器學習算法，成功檢測到增殖性神經祖細胞。轉錄組數據進一步顯示，這些神經祖細胞定位于齒狀回區域。這些發現為理解人類成年期神經發生機制提供了重要依據。

研究 人員首先聚焦于 0 -5 歲的幼年個體人群，因為以往的研究提示該群體中存在大量神經祖細胞。通過對 6 名兒童（童年組） 海馬體細胞核進行液滴式 sn RNA - seq ， 共 獲得了 115,861 個細胞核的數據集 ，并將主要細胞類型進行人工注釋。 通過篩選表達小鼠海馬體神經發生譜系特征基因的 Louvain 聚類群，發現這些細胞經重新整合后形成兩大集群：一個以星形膠質細胞為主，另一個以顆粒神經元為主。這兩個集群通過一條表達細胞增殖標志物 MKI67 和 / 或 EOMES 的細胞鏈相連接，這些標志物與 INPs 及神經母細胞相關。 RNA 速率分析顯示，從表達 INP 標志物的細胞開始，經表達神經母細胞標志物的細胞鏈，最終到達顆粒神經元集群的分化軌跡，該軌跡與小鼠海馬體神經發生的 RNA 速率模式相似。 研究人員進一步 將人類兒童數據集和幼年小鼠海馬體數據集進行整合分析，發現 INPs 和神經母細胞等細胞類型呈現完全重疊，而神經干細胞與未成熟神經元等則存在物種特異性差異，提示基因表達存在種間差異。層次聚類分析顯示，人類 INPs 和神經母細胞與其小鼠同源細胞的轉錄相似度高于其他人類細胞類型，證實了跨物種神經發生細胞的保守性。基于擴散圖譜空間的跨物種比對顯示，人類與小鼠的神經祖細胞及未成熟神經元共同構成了連續的神經發生軌跡。人類細胞完整重現了小鼠神經發生的特征性過渡階段，但經典神經發生標志物的動態表達模式存在顯著差異： HES 6 在小鼠中特異表達于 INPs 和神經母細胞，在人類兒童海馬體表達于干細胞和 INPs ； EOMES 在小鼠中特異表達于 INPs ，在人類兒童海馬體表達于 INPs 和神經母細胞。

為識別青少年及成人海馬體中的神經祖細胞， 研究人員 對 13-78 歲 19 例個體的全海馬體或齒狀回樣本進行 snRNA-seq ， 其中 12 例（ 20-78 歲）采用流式分選技術富集神經祖細胞 ，使用 Ki 67+ 細胞核分選效果最為顯著。整合童年組數據后，最終構建了包含 0-78 歲個體 402,660 個細胞核的數據集，通過無偏聚類與人工注釋鑒定了所有主要海馬體細胞類型 。研究人員訓練機器學習算法來鑒定祖細胞，經過驗證該策略能以高特異性保守鑒定神經祖細胞。經過機器學習算法分析在 青少年及成人海馬體 snRNA-seq 數據集中共鑒定出 354 個祖細胞 。 根據表達譜與聚類特征，這些細胞被劃分為神經干細胞（青少年 12 個 / 成人 65 個）、中間神經祖細胞 INPs （青少年 4 個 / 成人 71 個）和神經母細胞（成人 202 個）。為深入解析其特性并開展跨物種比較，研究 人員 將人類數據集與已發表的小鼠、豬和恒河猴海馬體 snRNA-seq 數據整合（以小鼠為參考），發現所有年齡段人類神經祖細胞均沿襲與其他物種相同的神經發生軌跡分布 。 層次聚類分析顯示，青少年 / 成人的神經干細胞、 INPs 和神經母細胞與小鼠、豬、恒河猴及人類兒童期對應細胞類型具有最高相似性 。 偽時序分析證實，小鼠、豬、恒河猴和人類細胞核均顯示從神經干細胞經 INPs 、神經母細胞向顆粒神經元的分化軌跡，且青少年 / 成人祖細胞沿該軌跡分布，提示成人海馬體存在神經發生路徑。

研究人員 采用 RNAscope 原位雜交技術和單細胞分辨率空間 轉錄組 平臺 Xenium 對成人海馬體神經祖細胞進行空間定位。 將空間定位范圍縮小至齒狀回顆粒細胞層及其鄰近區域后 ，使用 Xenium 平臺成功定位 神經干細胞 （ 共表達 NESTIN 、 SOX2 和 ASCL 1 ）、 INPs （ 組合表達 ASCL1/EOMES/SOX2/SOX11/EZH2/DCX ）和 神經母細胞 （ 表達 EZH2/EOMES/DCX/ST8SIA2 等標志物 ）。 通過雙平臺檢測到表達增殖標志物的神經干細胞、 INPs 和神經母細胞。其中增殖性神經干細胞和 INPs 常成對或小簇分布 ， 神經母細胞多呈局部聚集模式 ， 提示存在持續細胞分裂和活躍的神經發生過程。雖然 NES 、 EZH2 等標志物穩定表達，但 EOMES 、 IGFBPL1 等呈現異質性表達，可 能反映生物學變異。得益于 RNAscope 和 Xenium 的高靈敏度， 10 例檢測樣本均成功鑒定出神經祖細胞 。

總的來說，研究系統鑒定了人類海馬體從出生至成年期神經祖細胞的存在，并解析其分子特征。這些細胞在生命早期數量豐富且易于識別，而在青少年及成人階段則變得稀疏。作為海馬體的主要信息門戶，齒狀回調控著從皮層向海馬本體的信息流動——為維持正常功能，顆粒神經元接受來自局部 GABA 能中間神經元的精細抑制調控，僅少數細胞對激活產生響應。未成熟顆粒神經元在具有增強可塑性的階段表現出高興奮反應性，因此即使少量新生神經元也能對海馬體功能產生重要影響。

science.org/doi/10.1126/science.adu9575

制版人： 十一

參考文獻

1. A. A mmothumkandy et al. ,Nat.Neurosci.25, 493–503 (2022).

2. S. F. Sorrells et al. ,J.Neurosci.41, 2554–2565 (2021).

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