非人灵长类大脑的区域和衰老特异性细胞结构

背景：解读非人灵长类动物（NHPs）不同脑区及年龄段脑网络的功能与动态，对于理解人类认知的进化及脑部疾病的发生机制至关重要。然而，关于NHPs多个脑区的细胞组成、分子连接及其随衰老发生的变化，目前仍缺乏系统性解析。 方法：本研究利用DNBelab C4系统，对两只年轻和两只老年恒河猴的10个脑区采集的39个样本进行了单核RNA测序。通过一系列免疫荧光和免疫组化染色实验，验证了特定细胞类型、脑区及衰老相关标志物的蛋白表达。在U251胶质瘤细胞中，通过靶向两个衰老相关基因（VSNL1和HPCAL4）的短发夹RNA（shRNA）介导的功能缺失实验，验证了它们的衰老效应。采用衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色及衰老标志基因的定量PCR（qPCR）评估U251细胞的衰老状态。 结果：我们构建了一个包含超过33万个细胞的恒河猴脑大规模细胞图谱。分析发现了大量特定于细胞类型、亚型、脑区及衰老过程的基因表达特征。这些数据极大拓展了我们对灵长类脑组织结构的认识，并揭示了特定分子与细胞成分在脑区化及功能完整性中的潜在作用。分析还揭示了老年猴脑区间广泛的转录变化与细胞间连接。最后，通过分析人类复杂性状与疾病的遗传性富集，我们发现神经系统相关性状在神经元细胞及多个具有衰老相关基因表达特征的脑区中显著富集，而免疫相关性状在小胶质细胞中表现出明显富集。 结论：综上所述，本研究为探索灵长类神经系统的细胞与分子结构提供了宝贵资源，从而增进了我们对脑功能、衰老及疾病机制的理解。