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摘要嗅觉是大部分动物感知外界挥发性气味信息的主要方式，嗅球在嗅觉形成过程中起着中转站的作用。嗅球连接了位于鼻腔黏膜中的初级嗅感觉神经元和大脑高级中枢，能够对气味信息进行初步整合并将其呈递至嗅皮层。因此，从各个水平上探索嗅球的结构和功能可以帮助我们深入了解嗅球与其它神经组织的差异、嗅球本身结构和功能的异质性以及嗅球在嗅觉形成过程中的作用。另一方面，近年来单细胞测序迅速发展，为从单细胞水平上分析组织和器官的结构和功能异质性提供了技术支持。相比于传统的bulk测序，单细胞测序能够帮助发现组织和器官中新的细胞类型和细胞亚型，同时又能显示出不同细胞类型之间组成和功能的差异，从而帮助我们更加全面地理解组织和器官在生命活动中所扮演的角色。单细胞转录组测序（scRNA-seq）提供了在单细胞水平下观测基因表达的方法，它已经被广泛应用于组织中的各种细胞类型的研究，也包括了人类和小鼠的嗅球。单细胞ATAC测序（single-cellAssayforTransposaseAccessibleChrornatinwithhigh-throughputsequencing,scATAC-seq）是一种利用转座酶研究染色质可及性的高通量测序技术，它提供了在单细胞水平下观测基因转录调控状态的方法，目前应用范围相对较小。scRNA-seq捕获的是基因的表达模式，它不能直观地反映出基因在转录前的被调控特征，即染色质的开放模式，当前对嗅球的染色质开放模式的研究仍处于缺失状态。为了弥补表观基因组上小鼠嗅球研究的不足，本研究将scATAC-seq技术应用于捕获小鼠嗅球的染色质开放模式，从染色质可及性角度构建小鼠嗅球的表观遗传图谱。<br>　　本研究捕获了小鼠嗅球各个细胞亚型的染色质开放模式，并与小鼠嗅球的转录组对比，构建了小鼠嗅球的染色质可及性图谱。因此首先对ATAC测序文库进行了综合性的评估，使用无监督聚类将过滤后的9，549个细胞划分为了21个类，并将它们标记为小鼠嗅球中的11种细胞类型。为了验证与RNA文库的一致性，本研究将ATAC文库与对应的小鼠嗅球RNA文库进行了共嵌入分析，发现两个数据集中部分类型的细胞（神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞）聚集到了一起，说明了两个文库捕获了相同的生物学差异。对高维数据进行降维降噪是无监督聚类前的一个重要步骤，为了支持本文使用的DM算法（DifussionMaps）在提取高维数据特征时保留了数据内的生物学差异，本研究使用了潜在语义索引（LatentSemanticIndex,LSI）算法作为对比，发现二者降维后的聚类结果整体上对文库细胞的划分一致，但是又各自存在着对细胞亚型的偏好性。LSI分别指示出了DM聚类后的颗粒细胞、星形胶质细胞、嗅鞘细胞和某个抑制性神经元类的更多亚型;而对于DM划分的如代表少突胶质细胞的两个类，LSI表现出了较低的敏感性，即只将它们标记为了同一种类型。最后鉴定出了每类细胞中染色质相对活跃的区域，同一类细胞中相同或者相似的活跃区域构成了此类细胞的染色质开放模式，浦肯野细胞中Calb基因、少突胶质细胞前体细胞中的Neu4基因都具有十分特异的染色质开放模式。本文基于每个类的染色质开放模式，鉴定出了每个细胞亚型特异的开放区域和这些区域中包含的调控元件，如神经元中特异的Tbx6元件可以调节神经元的发育，嗅感觉神经元中的Omp是嗅觉信号转导级联的调节剂是嗅觉信号转导级联的调节剂。使用特异性的调控元件和它们与靶基因间潜在的调控关系，本研究构建了每个细胞亚型的特异性基因调控网络，并使用两种策略对特异性较强的小胶质细胞的调控模式进行了对比，与小胶质细胞功能相关的基因处于异常活跃状态，Csf1r可以维持小胶质细胞的发育、增殖和存活，Sp1和Spi1都与该基因存在调控关系。最后，本研究使用独立的染色质可及性图谱构建了抑制性神经元的一条分化拟时序，该拟时序不同阶段的活跃生理过程与转录组具有一致性:拟时序早期与细胞迁移和粘附相关的通路更活跃，而拟时序后期的通路与突出建立相关。<br>　　本研究使用scATAC-seq技术对小鼠嗅球的细胞组成、各个细胞亚型的染色质开放差异和调控元件的差异进行了探索，从单细胞染色质开放的角度研究了小鼠嗅球组织内的细胞异质性，补足了关于小鼠嗅球单细胞表观遗传图谱的缺失部分。同时，提出了一种使用多种信息提取算法相互补充的方式，帮助发现可能存在的新的细胞亚型。