大脑中细胞的多样性和复杂组织往往会阻碍科学家们对于其细胞和分子架构中年龄相关改变的系统性特征的描述，这就会限制科学家们理解机体衰老期间大脑功能性下降背后的分子机制。近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Molecular and spatial signatures of mouse brain aging at single-cell resolution”的研究报告中，来自哈佛大学等机构的科学家们通过研究深入揭示了随着机体衰老机体炎症和所经历的认知损伤之间的关联，同时他们还提出了一种可能性，即其或许是一种细胞连锁反应的结果。
研究者Xiaowei Zhuang表示，理解机体衰老是生物医学领域科学家们的一个重要目标之一，同时这也是一个非常有挑战性的问题，原因之一在于大脑非常复杂，其包含了异常高的细胞多样性，以及多种不同类型的神经元和非神经元细胞所形成的复杂互作网络。为了研究诸如这样一种复杂的系统，研究人员利用名为MERFISH的成像方法进行研究，MERFISH，即多重错误强大的荧光原位杂交方法（Multiplexed Error Robust Fluorescence In Situ Hybridization），其能同时测定成千上万种RNA或成千上万个基因，而且还能揭示其之间的空间关系。
研究者表示，MERFISH方法能帮助科学家们产生基因表达图谱，并查看邻近的关系；在该方法的帮助下，研究人员不仅能够观察不同年龄个体机体中的基因表达改变，还能观察特定基因表达的改变，这或许与空间关系有关。将这种大局策略应用于小鼠的大脑，研究人员就识别出了神经元细胞和非神经元细胞是如何在机体衰老过程中发生改变的，尤其是，本文研究还表明，衰老和炎症会以一种相似和不同的方式，以及以一种空间依赖性的方式影响细胞中基因的表达方式。
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揭示机体炎症和大脑认知功能损伤之间的神秘关联。
图片来源：Cell(2022). DOI:10.1016/j.cell.2022.12.010
如今研究人员假设，大脑衰老过程的一部分或与机体炎症相关，而研究者将MERFISH技术与单细胞RNA测序技术相结合，来让科学家们能够非常具体且高粒度地观察机体的衰老过程。结果发现，诸如小胶质细胞和免疫细胞等非神经元细胞似乎要比神经元细胞经历更明显和深远的改变，而且这些变化在大脑中似乎并不是同一发生的；研究者注意到，大脑皮质下白质要比灰质更能表现出明显的改变，尤其是在非神经元少突胶质细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞中等；由于这些不同的细胞通过在轴突周围产生髓鞘来确保整个大脑的有效电脉冲，以及为神经元提供代谢支持，并调节突触功能和提供免疫监视，这些变化或许会对神经回路的功能产生直接的影响。
研究者Dulac说道，如果少突胶质细胞并不健康，其就会开始脱髓鞘，这就可能会启动一种影响神经元和非神经元细胞的连锁反应，基本上也会干扰整个大脑的许多功能。这一点非常引人注目，因为最终，机体衰老会与认知功能损伤直接相关，而认知功能的损伤直接与神经元功能有关。但如果很多改变在非神经元细胞中发生的话，研究人员或许就能识别出一种多步骤过程，其中炎症主要会影响非神经元细胞，这反过来就会导致神经元功能的损伤。
打破这一过程，即使不能停止的话，可能也会产生一定的影响。如果有办法通过生活方式（比如通过饮食、锻炼或其它过程）来实际减少与机体衰老相关的炎性过程的话，那么大脑衰老及其相关的损伤或许也会随之减少。目前，这些研究发现为后期科学家们进行相关研究提供了一张路线图，而诸如MERFISH等技术就能使得这些研究成为可能。研究者指出，能对完整组织中所有不同类型的细胞和较多基因进行全面分析，就能提供非常丰富的信息资源，从而就能为未来研究提出更多新的假设。
综上，本文研究提供了机体年龄相关的功能衰退和大脑炎症之间关联的重要线索和见解。（生物谷Bioon.com）
原始出处：
William E. Allen，Timothy R. Blosser，Zuri A. Sullivan, et al. Molecular and spatial signatures of mouse brain aging at single-cell resolution, Cell(2022). DOI:10.1016/j.cell.2022.12.010
