【客户文章】Neuron|复旦倪金飞团队等揭示遗传定义的后神经节神经元编码器官特异性功能单元
云准科技（AccuraMed）为本篇文章提供了10x Genomics单细胞转录组检测服务，感谢客户一直以来的认可和信任，再次祝贺合作团队在《Neuron》发表重要成果！！！
1、自主神经系统（特别是交感神经系统）是大脑与内脏器官沟通的关键，负责调控消化、血压、呼吸、体温和免疫等关键生理功能。传统观点认为交感神经系统在应激时被“全局”激活，但近期研究开始关注其内部可能存在负责不同器官特异性反应的功能单元。
2、尽管单细胞转录组学等技术已揭示了副交感神经系统的遗传多样性，但交感神经节后神经元如何组织成不同的功能通路以实现对器官生理的精确控制，其组织原则仍不清楚。
3、通过综合研究腹腔-肠系膜上神经节（CG-SMG）——这个为多数腹部器官提供交感神经输出的主要内脏交感神经节——来阐明这一问题。研究目标是确定是否以及如何通过遗传定义的神经元亚群来实现不同的交感功能单元。
本研究旨在揭示腹腔-肠系膜上神经节（CG-SMG）交感神经后神经元的功能组织原则。其核心实验设计是结合单细胞转录组学（scRNA-seq） 进行细胞图谱绘制与分子标记发现，并利用这些分子标记进行遗传学靶向、病毒追踪和功能操控，以验证不同神经元亚群的特异性投射和生理功能。
主要技术平台与方法：
1、单细胞RNA测序（scRNA-seq）：对来自20只出生后14天（P14）野生型C57BL/6J）小鼠的CG-SMG细胞进行测序，共捕获并分析了34,534个细胞。
分析：通过Seurat软件包进行细胞聚类，首次系统性地绘制了CG-SMG的细胞图谱，将交感神经元进一步细分为13个不同的转录组亚群，并发现了关键标志基因如Calb2和Nxph4。
2、投射-单细胞测序（Projection-scSeq）：10x单细胞RNA测序结合逆行性病毒追踪，向2-3周龄小鼠的胃、胰腺和近端结肠分别注射携带不同报告基因（tdTomato， Cre， FlpO）的逆行性AAV病毒，2周后对P28-P35小鼠的CG-SMG进行单细胞测序。该实验进行了两批，分别捕获了约16,000和31,557个细胞。
分析：从总计4,632个被鉴定为交感神经元的细胞中，成功识别出705个投射到特定靶器官（胃519个，胰腺209个，近端结肠78个）的神经元。该分析验证了神经元分子亚型（如Calb2+， Nxph4+）与投射靶器官之间存在倾向性连接模式。
3、功能验证实验：化学遗传学（使用DREADD受体hM3Dq和激动剂CNO）、光遗传学（使用CatCh或ChR2通道）、激光散斑成像（测量血流）、胃肠道转运测定、免疫组织化学/RNA原位杂交、膜片钳电生理记录等。各项功能验证实验的样本量（每组动物数量），通常为每组3-8只小鼠。
图1.解剖位置与示踪策略
一、揭示了CG-SMG交感神经元前所未有的分子多样性
本研究首先通过高分辨率的单细胞转录组测序（scRNA-seq），系统性地绘制了腹腔-肠系膜上神经节（CG-SMG）交感神经后神经元的分子图谱。研究人员从出生后14天（P14）的野生型小鼠中分离CG-SMG细胞，利用10x Genomics平台进行测序，共捕获并分析了34,534个细胞。通过Seurat软件包进行聚类分析，成功将交感神经元进一步细分为13个不同的转录组亚群（图2E-G）。这一发现揭示了CG-SMG神经元内部存在远超以往认知的分子异质性。分析鉴定出多个特异性标记基因，其中Calb2和Nxph4分别标记了两个互不重叠的关键神经元亚群（图2H）。为了探究神经元分子身份与其投射靶器官之间的关系，研究者创新性地进行了“投射-单细胞测序”（Projection-scSeq）。他们向2-3周龄小鼠的胃、胰腺和近端结肠分别注射携带不同报告基因（tdTomato， Cre， FlpO）的逆行性腺相关病毒（AAV），等待2周表达后，对P28-P35小鼠的CG-SMG进行单细胞测序（图3A）。从总计4,632个被鉴定为交感神经元的细胞中，成功识别出705个投射到特定靶器官（胃519个，胰腺209个，近端结肠78个）的神经元（图3B-J）。分析结果显示，投射到不同器官的神经元在转录组亚群中分布不均，具有靶器官偏好性（图3I）。这些数据共同描绘了一幅高分辨率的分子图谱，证明CG-SMG交感神经元并非一个均质的群体，而是由多个具有独特分子特征和不同投射偏好的亚群组成，为理解其功能特异性奠定了分子基础。
图2.通过单细胞转录组学揭示的CG-SMG交感神经元的细胞多样性
图3.投射-scSeq分析揭示了投射到不同器官的CG-SMG神经元的分子多样性
二、Calb2阳性神经元是调控肠道运动的“内脏运动神经元”
基于单细胞测序发现的分子标记，研究者利用Calb2-Cre转基因小鼠，结合病毒追踪和化学遗传学操控，深入解析了Calb2阳性神经元亚群的功能。解剖学追踪显示，Calb2阳性神经元特异性投射至胃肠道的肌肉层，其末梢主要与肠肌丛神经节形成紧密联系，形成所谓的“肠神经节篮状末梢”（IGBEs），而在黏膜下层或其他腹部器官（如胰腺、脾脏、肝脏、肾上腺）的血管周围则几乎观察不到（图4D-F）。功能上，化学遗传学特异性激活Calb2阳性神经元能显著抑制肠道运动。具体表现为：总胃肠道转运时间延长（图5A-D）、粪便颗粒数减少（图5E-H），并且胃排空和小肠运动也受到抑制。重要的是，这种激活并不影响器官血流。此外，研究还发现，已知能抑制胃肠道运动的Cartpt阳性交感节前神经元，其末梢在CG-SMG内与Calb2阳性神经元存在紧密联系（图4H），提示Calb2阳性神经元可能是Cartpt阳性节前神经元的下游效应器。对另外两个标记基因（Glp1r和Cckar）阳性神经元的功能分析也支持了这一结论，激活它们同样能延长胃肠道转运时间并减少粪便排出，且它们与Calb2阳性神经元一样，主要投射至肌肉层并形成IGBE末梢。这些结果共同确立了Calb2及其相关亚群作为交感神经系统内专门负责抑制肠道运动的“内脏运动神经元”的身份。
图4.Calb2阳性CG-SMG神经元的支配模式及末梢形态
图5.CG-SMGCalb2神经元是交感内脏运动神经元
三、Nxph4阳性神经元是调控器官血流的“内脏血管收缩神经元”
与Calb2神经元形成鲜明对比，Nxph4阳性神经元表现出完全不同的解剖和功能特征。解剖学分析证实，Nxph4阳性神经元几乎专门围绕在腹部多个器官（包括胃肠道）的血管周围形成血管旁末梢（图6D-F）。在胃肠道中，Nxph4阳性末梢几乎全部与CD31阳性的血管相关联，形成血管旁网络，而不会包裹肠肌丛或黏膜下神经节（图6D-E）。这种投射模式不仅限于胃肠道，在胰腺、脾脏、肝脏和肾上腺等其他所有被检测的腹部器官中，Nxph4阳性末梢同样表现为典型的血管旁支配（图6F）。功能实验提供了最直接的证据：在Nxph4-Cre>Ai32小鼠中，用光特异性激活CG-SMG内的Nxph4阳性神经元，可导致十二指肠、空肠、回肠、盲肠和结肠等多个肠段的血流量出现即时、锁时的下降（图7B-E）。作为对照，激活Calb2阳性神经元则对肠道血流没有任何明显影响（图7B-E）。这些解剖和功能数据强有力地证明，Nxph4阳性神经元是一类功能特异的交感内脏血管收缩神经元，其核心功能是调控器官血流。
图6.Nxph4阳性CG-SMG神经元的支配模式及末梢形态
图7.CG-SMG Nxph4 神经元是交感神经内脏血管收缩剂
四、明确了交感神经系统“标记线”逻辑的组织原则
研究通过创新的“投射-单细胞测序”（Projection-scSeq）技术，将CG-SMG神经元的分子特征与其投射的靶器官联系起来。结果显示，投射到不同器官（胃、胰腺、近端结肠）的神经元在转录组亚群中分布不均，具有靶器官偏好性（图3I）。更重要的是，功能截然不同的Calb2+（运动调控）和Nxph4+（血流调控）神经元亚群在分子标记、末梢形态和生理功能上完全分离。这共同证明了交感神经系统并非进行笼统的全局调控，而是通过遗传学上预先定义的、分子特征明确的神经元亚群，形成特异性的功能通路，即遵循“一个基因型对应一种功能投射”的“标记线”逻辑。
本研究是运用单细胞转录组学技术解决复杂神经系统功能架构问题的典范。它通过将分子图谱（单细胞测序）与神经解剖（病毒追踪）、生理功能（化学/光遗传学操控） 动态结合，最终解码了交感神经系统中由遗传定义的神经元亚型编码特异性功能通路（“标记线”逻辑）的组织原理。单细胞测序是贯穿整个研究、连接发现与验证的核心技术支柱。
文献参考：
【1】Wei, Y., Ma, Z., Zhang, B., Fu, L., Sun, X., Li, K., Wang, Z., Wang, Y., Yu, Q., Yang, H., Tan, C., Duan, S., & Ni, J.D. (2025). Sympathetic functional units encoded by genetically defined postganglionic neurons. Neuron. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.10.028
文案：李秋燕
图片来源：图片均来源于参考文献
云准医药科技（上海）有限公司是一家专注于提供单细胞多组学、空间多组学和SomaScan蛋白质组学科研服务的公司。
围绕疾病生物学研究、药物研发、新型诊断技术开发等生物医学领域和公共卫生等全民健康领域，云准实验室已经与众多客户产生合作。
合作方向涉及肿瘤、免疫、慢病、罕见病等诸多方向以及公共卫生等全民健康领域。涉及疾病机理机制研究和分子分型、生物标记物发现、药物新靶点发现、药物机理机制研究、临床前和临床研究以及临床检测等细分领域。
一直以来，质量意识和技术创新都是云准实验室的立身之本。
未来，云准将以创新为驱动，继续对产品进行深度整合与开发，推动慢病诊疗、罕见病研究、肿瘤免疫治疗、病理诊断技术以及药物研发领域的突破性发展，必将为这些领域带来革命性变化。
单细胞+空间多组学技术服务
单细胞原位空间蛋白组表型分析服务 | 空间转录组整体解决方案服务 | PhenoImager多色荧光免疫成像技术服务 | 单细胞多组学解决方案 | 流式细胞分选技术服务 | 激光显微切割服务
显微成像扫片服务
活细胞成像及玻片扫描服务 | Marianas LightSheet 成像技术服务 | CTLS 组织透明化成像服务
基因测序服务
全外显子测序服务 | MassARRAY 核酸质谱基因分型检测 | 肿瘤分子诊断服务
高通量蛋白组学服务
SomaScan新一代高通量蛋白组学检测服务 | Krex自身抗体检测方案
全代谢组检测服务
非靶向代谢检测服务 | 全靶向代谢检测服务 | 靶向代谢检测服务
云准医药科技（上海）有限公司
地址：上海市徐汇区桂平路333号5号楼7楼
电话：021-64157928
邮箱：marketing@accuramed.com
云准医药科技（广州）有限公司
地址：广州市海珠区广州国际生物岛，百济神州创新中心5楼510-511
电话：020-22066070
雲準生物科技有限公司
地址：香港新界香港科技园二期9W1楼CCC13室
电话：852 5933 6081
