Nature：一項開源項目或能以前所未有的細節繪制出人類脊髓損傷的生物學圖譜

　　近日，一篇發表在國際雜志Nature上題為“Single-cell and spatial atlases of spinal cord injury in the Tabulae Paralytica”的研究報告中，來自蘇黎世聯邦理工學院等機構的科學家們通過研究在人類脊髓損傷研究領域取得了一項重要的研究里程碑，他們通過利用稱之為“Tabulae Paralytica”的開源項目，以前所未有的細節繪制出了人類癱瘓癥（paralysis）的細胞和分子動力學特征。

　　文章中，研究人員將尖端的細胞和分子繪圖技術與人工智能技術相結合，繪制出了機體脊髓損傷后每個細胞中所展開的復雜分子過程；文章中，研究人員不僅識別出了在機體恢復過程中扮演關鍵角色的一組特定的神經元和基因，還提出了一種成功的基因療法。理解為何脊髓損傷幾乎無法治愈的原因有助于揭開這一研究突破的重要性，人類脊髓是科學界所知的最為復雜的生物學系統之一，其是由不同類型的細胞在機械、化學和電活性方面的排列，這些細胞能協同作用產生并調節多種神經功能，包括自然優雅的步態等，這種細胞復雜性或許就加大了科學家們在有效治療因脊髓損傷所引起的機體癱瘓上的挑戰。

　　截止到目前為止，傳統的成像和繪圖方法對脊髓損傷的細胞機制提供了一種概括性的認識，但這種特異性的缺乏模糊了個體細胞類型的不同作用和反應，并阻礙了靶向性療法的發展，因為療法并不能精細地調整從而解決特定的細胞動力學變化。研究者Courtine說道，這項研究中，我們的目標不亞于對脊髓損傷的生物學理解的一場革命，通過提供能跨越空間和時間的小鼠脊髓損傷的細胞和分子動力學的異常詳細的視圖，包括Tabulae Paralytica的四個細胞圖譜或許就能填補歷史上的研究空白，并未靶向性療法的開發和患者脊髓損傷的增強恢復鋪平道路。

　　一項開源項目或能以前所未有的細節繪制出人類脊髓損傷的生物學圖譜

　　圖片來源：Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07504-y

　　基于對癱瘓癥的復雜細胞動力學的最新理解，第一個治療方法就是靶向性的基因療法，該療法是研究人員通過聯合研究所開發的，其利用了一項重要的發現，即一種稱之為星形膠質細胞的特殊類型的支持性細胞在老年動物機體中會失去對損傷產生反應的能力。在過去一百年的大部分時間里，人們認為，星形膠質細胞對于神經修復是有害的，研究人員的數據進一步支持了對這一觀點的推翻，并表明這些細胞或許具有重要的保護性作用，其能用來修復脊髓損傷。這項研究的另一個關鍵結果就是研究人員識別出了一類名為Vsx2神經元的特定類型的神經元，其天生就具備促進機體恢復的能力。

　　研究者Jordan Squair博士表示，此前研究就為我們指明了方向，但有了這種新型微調的理解，如今我們可以肯定地說，Vsx2神經元在很大程度上負責神經回路的重組，這意味著其是迄今為止能修復脊髓損傷的最有趣的神經元群體了。為了在嚙齒類動物模型中繪制出有史以來最為全面的脊髓損傷細胞圖譜，研究人員利用了兩項創新性的技術，第一種就是單細胞測序，其能分析每個細胞的遺傳組成，盡管這項技術已經使用了十多年了，但最近的研究進展或能促進科學家們以前所未有的方式來擴大這一過程，從而產生數百萬脊髓細胞的詳細記錄。第二種就是空間轉錄組學技術，其是一種能展示細胞活性發生的尖端技術，能擴展整個脊髓的圖譜，并保留不同細胞類型之間的空間背景和關聯。

　　新數據是如此龐大以至于研究人員必須專門開發新型機器學習技術來有效利用其復雜性，這種計算方法不僅能利用人工智能技術倆繪制單一細胞的即時遺傳反應圖譜，還能將這些反應置于脊髓的物理和時序景觀中。研究者Squair說道，如今我們繪制出了一張詳細的圖譜，其不僅能向我們展示哪些細胞會參與其中，而且還揭示了在機體受傷和恢復過程中其之間是如何相互作用以及發生改變的。這種全面的理解對于開發針對特定細胞和修復不同損傷的獨特需求的治療方法至關重要，也為更有效和個體化療法的開發鋪平了道路。

　　最后研究者表示，Tabulae Paralytica是人類脊髓損傷研究的一個重要里程碑，其能將科學見解與技術創新相結合從而為理解并開發脊髓損傷的新型療法開辟新的視野；盡管這項研究是利用嚙齒類動物模型所進行的，但其所獲得的見解有望轉化為臨床應用，幫助治療脊髓損傷的患者。

　　參考文獻：

　　Skinnider, M.A., Gautier, M., Teo, A.Y.Y. et al. Single-cell and spatial atlases of spinal cord injury in the Tabulae Paralytica. Nature (2024). doi：10.1038/s41586-024-07504-y