大脑发育与脑内炎症的动态变化

哺乳动物大脑的发育和神经炎症受到精密调控。例如，小鼠皮质发生遵循“由内向外”的机制，深层皮质层的神经元先于外层神经元形成，少突胶质细胞和星形胶质细胞也同时生成并填充皮质和胼胝体。神经退行性疾病会重新激活许多发育程序。

近年来，疾病相关胶质细胞状态成为研究热点。空间组学分析为生物系统的分子架构提供了重要视角。本研究开发了基于DBiT的空间三组学技术，包括空间ARP-seq（同时分析染色质可及性、转录组和蛋白质组）和空间CTRP-seq（同时分析组蛋白修饰、转录组和蛋白质组），能在细胞水平对同一切片的全基因组染色质可及性或组蛋白修饰、全转录组及约150种蛋白质进行同步分析。

为阐明脑发育和神经炎症过程中的细胞与分子机制，研究人员将这些技术应用于新生至幼年阶段的小鼠脑（并与发育中的人类脑进行基准比对），以及溶血卵磷脂（LPC）诱导的局灶性脱髓鞘小鼠模型。通过多重CODEX成像，观察到小鼠脑从P0到P21的区域化过程，以及人类脑V1区在妊娠中期、晚期和婴儿期的细胞分布变化。

空间三组学分析揭示：在皮质中，部分层特异性转录因子的染色质可及性具有时间持续性和空间扩散性；在胼胝体中，髓鞘基因的染色质存在动态预激活，且层特异性投射神经元在轴突发生和髓鞘形成的协调中发挥作用。在LPC神经炎症模型中，检测到与发育过程共享的分子程序，小胶质细胞在炎症和消退过程中表现出保守和独特的程序，不仅在病变核心，在远端位置也观察到短暂激活。

总之，该研究揭示了脑发育和神经炎症的共同及差异机制，为研究脑发育、功能和疾病提供了丰富资源。