背根神经节（Dorsal root ganglia, DRGs）在处理感觉信息中起着至关重要的作用，因此了解其发育至关重要。

2024年11月12日，中国科学院生物物理研究所王晓群、北京师范大学吴倩、广东省智能科学与技术研究院张旭共同通讯在Cell杂志在线发表了题为“Decoding transcriptional identity in developing human sensory neurons and organoid modeling”的研究论文，该研究构建了人类胚胎DRG单细胞时空转录组图谱。

该图谱揭示了细胞类型的多样性，并强调了指导细胞命运决定的外在信号级联和内在调节层次，包括神经元/胶质谱系限制，感觉神经元分化和规范，以及神经元-卫星胶质细胞（SGC）单元的形成。此外，还发现了人类富集的NTRK3+/DCC+伤害感受器亚型，该亚型参与多模态伤害感受器加工。通过模拟体内信号通路的程序化激活，成功建立了功能性的人类DRG类器官，并强调了转录调节因子在非特化感觉神经元（uSNs）命运承诺中的关键作用。总的来说，该研究阐明了支撑体感觉神经元多样性的多层次信号通路和转录因子（TF）调控层次，强调了人类伤害感受器亚型的表型差异。

背根神经节（dorsal root ganglia, DRGs）起源于神经嵴，是外周神经系统向中枢神经系统传递感觉信息的关键。随着神经嵴细胞（NCCs）在DRG内的迁移和分化，不同的感觉神经元类型以时间顺序的方式产生。第一波神经发生产生大直径神经元，其特征是神经营养受体酪氨酸激酶3 （NTRK3）和神经营养受体酪氨酸激酶2 （NTRK2）的表达。第二波主要产生小直径神经元，表达神经营养受体酪氨酸激酶1 （NTRK1）。大直径神经元通常与机械敏感离子通道相关，它们的一些轴突末端连接到肌肉纺锤体和高尔基肌腱器官，有助于本体感觉，而另一些则延伸到皮肤或更深的感觉受体，以检测机械刺激。相比之下，对热、机械和化学刺激有反应的小直径神经元是热、冷、痛和痒感觉的组成部分。值得注意的是，该组中的C-触觉低阈值机械感受器（C-LTMRs）与人类多毛皮肤相连，在介导情感触觉和机械超敏反应中发挥重要作用。

除了感觉神经元外，DRGs还包含多种非神经元细胞，对神经元活动的调节有独特的贡献。许旺细胞（SCs）包裹在大神经元的轴突周围，使脉冲传导成为可能，因此对脉冲传播至关重要卫星神经胶质细胞（SGCs）包裹在感觉神经元的胞体上，通过化学信号参与神经元间的通讯。它们还与免疫细胞（如巨噬细胞）协调，调节疼痛。这些神经元和非神经元细胞发育或功能的中断可导致各种感觉障碍，包括异常的触觉和痛觉过敏。

机理模式图（图源自Cell）

先前的单细胞RNA测序（scRNA-seq）研究已经揭示了小鼠DRGs中许多感觉神经元亚型。每个亚型都有独特的分子特征，这些特征有助于提高体感知觉的复杂性。尽管在了解小鼠感觉神经元发育方面取得了重大进展，但我们对人类DRG发育的了解仍然有限。

在该研究中，研究人员使用了单核RNA测序（snRNA-seq），基于多图像的转录因子（TF）序列荧光原位杂交（TF- seqfish），以及基于扩增的单分子荧光原位杂交（asmFISH）对人类胚胎DRGs的研究，以描绘驱动NCCs通过祖细胞和非特化状态走向最终感觉神经或胶质命运的外在信号级联和内在转录调控层次。通过分析神经元亚型和非神经元细胞之间的相互作用，阐明了不同感觉单位内部的分子相互作用。人类和小鼠在发育过程中基因表达谱的比较分析突出了人类感觉神经元的独特特征。此外，通过模拟体内信号通路的程序化激活，建立了人类DRG类器官，并证明了人类富集的NTRK3+ /DCC+ （DCC netrin 1受体）伤害感受器的存在，这些伤害感受器可以被辣椒素特异性激活。这些类器官模拟了感觉神经发生，并验证了关键TFs（MEIS2、SKOR2和FOXO1）在早期大直径和小直径感觉神经元特化中的作用。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01205-4

本文转载自公众号：“iNature”

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原标题：《【科技前沿】Cell｜中国科学院王晓群等合作构建了人类背根神经节类器官建立人类痛痒感觉研究新平台》