肠道神经系统,,嵌入胃肠道壁的巨大神经元网络,,通常被称为”第二大脑”。它包含与脊髓一样多的神经元，并在没有中枢神经系统输入的情况下自主运作，控制消化、营养吸收和肠道运动。然而，这一复杂回路在发育过程中是如何构建的，此前一直令人惊讶地模糊不清。
里昂大学研究人员发表在《PNAS》上的一项新研究，提供了肠道神经元最初出现并连接肠道的最详细图像。通过结合短时间间隔的单核RNA测序、全肠道3D成像和跨物种比较，Valérie Castellani和Julien Falk领导的团队绘制了肠道神经元亚型多样化的转录和形态动力学图谱，并识别了驱动鸡、小鼠和人类胚胎轴突寻路的保守引导程序。
捕捉移动目标
肠道神经元源自迁移到发育中肠道的迷走神经嵴细胞，随后分化为数十种分子上不同的亚型。捕捉这一过程需要精确的时机：团队在多个紧密间隔的发育阶段进行了单核转录组学分析，从而重建了祖细胞向特定神经元命运转变时的精确转录变化序列。
第一作者Maëlys André及其同事发现，新出现的神经元表达的轴突引导基因程序，与它们的神经嵴祖细胞在肠道初始定植期间使用的迁移程序根本不同。不同新出现的神经元亚型之间的引导程序也不同，表明每个亚型都配备了自己独特的分子导航工具包。
快速生长的网络
使用选择性平面照明显微镜对透明化的鸡胚组织进行全肠道3D成像，团队可视化了肠道轴突的生长过程。图像显示高度动态的轴突网络增长：轴突密度快速增加，空间方向随发育进程多样化。轴突并非被动地沿着肠壁走行，而是在分子信号的引导下主动导航。
跨物种保守性
该研究最引人注目的发现是这些引导程序的进化保守性。与来自小鼠和人类胚胎的公开单细胞RNA测序数据的交叉分析揭示了全局保守的肠道谱系轨迹。相同的亚型以相同的顺序、使用相同的引导基因出现。
团队在鸡全肠道培养中功能验证了其中两个保守基因ISLR2和DSCAM。当它们操纵DSCAM和ISLR2信号网络时，肠道轴突模式发生了改变，证实了这些分子积极指导肠道回路的形成。
这两个基因都与人类疾病有关联。DSCAM多态性与非综合征型先天性巨结肠病相关，这是一种肠道神经系统未能完全定植肠道的先天性疾病。ISLR2突变会引起累及胃肠道的神经发育障碍。新发现为理解这些突变为何产生其特定效应提供了发育框架。
重要性
肠道神经系统正日益被认为在远超经典肠道疾病的病症中发挥作用。阿尔茨海默病、帕金森病和自闭症谱系障碍都涉及先于或伴随神经系统症状的胃肠道症状。在某些形式的神经退行性疾病中，肠道也是淀粉样蛋白病理开始的部位。理解肠道神经系统如何构建,,哪些细胞何时出现，它们如何找到目标，以及它们使用哪些引导分子,,为理解疾病中出错的环节提供了发育基线。
该研究对先天性巨结肠病也有直接的临床意义，这种疾病影响约每5000名新生儿中的1名。目前的治疗是手术切除无神经节肠段，但潜在的发育缺陷,,肠道神经元定植失败,,在人体组织中一直难以研究。本研究中验证的跨物种保守性意味着可以更有信心地使用鸡和小鼠模型来开发细胞替代或引导性治疗。
局限性
该研究主要在鸡胚胎中进行，对现有小鼠和人类转录组数据进行了跨物种分析。功能验证（DSCAM和ISLR2扰动）仅在鸡中进行。需要在人体组织或人类类器官中进行直接功能研究，以确认相同的引导规则是否适用。
时间分辨转录组数据捕捉了离散发育阶段的基因表达,,采样点之间的间隔可能会遗漏快速转变或瞬时细胞状态。
来源
1. André， M.， Gury， R.， Lepetit， M.， Boismoreau， F.， Bozon， M.， Ganofsky， J.， Heritier-Tellier， C.， Plotton， I.， Duclaux-Loras， R.， Peretti， N.， Marcy， G.， Castellani， V.， & Falk， J. (2026). Time-resolved morphological and transcriptomic characterization of early enteric neuron subtype emergence in chick. Proceedings of the National Academy of Sciences， 123(28)， e2511442123. https://doi.org/10.1073/pnas.2511442123
2. 数据可在NCBI GEO数据库（编号GSE282673）和GitLab获取：https://forge.univ-lyon1.fr/melis/Castellani_lab/andre_snrna_seq
婷 翻译