▎学术经纬/报导
烟火升空，烟火心跳开放，照亮了黑夜，也照亮观众的眼眸。能够赏识光在瞬息间的千各样改变，要感谢咱们的视网膜。
视网膜上紧凑摆放着近百种不一样的神经细胞，它们连结成杂乱的神经网络，飞速传递信号和整合信号，让大脑实时感知到眼睛所见的盛景。
图片来自：Yi-Rong Peng
在这些视网膜细胞中，有些成对存在的神经元，其间一个在亮光增强时有所反响，另一个在亮光削弱时有所反响，这样的设置对咱们感知光的明暗改变至关重要。
好像照镜子一般看起来相同的一对细胞却有着相反的功用，在发育生物学家看来，是一个风趣而难解的谜题。就像有的人在生长时遇到一个“贵人”改变了人生道路，在细胞发育的道路上，什么基因会是决议细胞命运的要害？
威望学术期刊Neuron近期宣布的一篇论文中，哈佛大学和约翰·霍普金斯大学的科学家们协作，选用新的技能战略，在一类成对存在的视网膜神经细胞中，找到了操控细胞命运之路的开关。
在这项研讨中，榜首作者彭懿蓉博士与其搭档重视的神经细胞，外观也似乎开放的烟火，被神经科学家命名为“星爆（starburst）无长突细胞”（简称SAC）。
同款花型的烟火，升空后可能在不同的高度怒放；而这种SAC细胞也会跟着视网膜的发育，从出世地搬迁到细胞层的不同方位。不过，生命的组织要愈加有序，细胞的方位、结构和功用环环相扣。一对SAC细胞搬迁到相邻的细胞层，参加神经网络，别离呼应增强的光照（ON型）和削弱的光照（OFF型）。但是，除了相对方位的不同，曩昔的办法简直无法区别它们。因此自20世纪7年代发现SAC以来，它们一向被认为是一对同类型细胞。
小鼠视网膜中的ON和OFF型星爆无长突细胞（SAC）（图片来自：Yi-Rong Peng）
这支研讨团队的首要担任人之一是闻名神经科学家Joshua R. Sanes教授，他在视网膜细胞的研讨上做出了许多打破性作业。就在本年早些时候，这支团队使用一种叫作高通量单细胞RNA测序（scRNA-seq）的技能，初次创建了灵长类动物视网膜细胞的型态分类图谱。学术经纬团队此前也和读者介绍过这项荣登《细胞》封面的作业。
那么，这种新技能还可认为成对细胞的差异供给更多的头绪吗？此次研讨给出了美丽的答案。
为了找出ON型SAC和OFF型SAC的分子差异，彭懿蓉博士和搭档们对不同发育时期的共2000多个SAC细胞进行scRNA-seq剖析，并依照基因表达的差异把它们分红两组，并且承认，基因表达谱不同的两类便是相应的ON/OFF类型。
从胚胎期到出世后，SAC在视网膜中的发育改变示意图（图片来自：参考资料[1]）
怎么从这些差异表达的基因中找到决议不同命运的要害基因呢？研讨人员揣度，转录因子调控其他基因的表达，能够操控细胞的发育程序，而假如在发育前期某个转录因子只存在于其间一组细胞，那么很可能是引导细胞走向终究命运的要害。所以，研讨人员要点寻觅契合这种条件的转录因子。
他们找到了榜首个方针：Fezf1。在SAC前体细胞完毕有丝分裂后的前期SAC细胞中，有一半细胞表达这个转录因子。而到发育后期，表达Fezf1的那一半搬迁到相对接近内缘的方位，成为ON型；相反，短少Fezf1的那一半细胞，留在相对外缘的方位，成为OFF型。
Fezf1是决议SAC命运的要害（图片来自：参考资料[1]）
随后的一组试验承认，Fezf1正是操控SAC成为ON型仍是OFF型的命运开关！当研讨人员把它从ON型细胞中移除，这些细胞变成了OFF型；而把它放入OFF型细胞，那些细胞变成了ON型。“这种改变不单单是ON/OFF方位的改变，并且是ON/OFF基因表达谱的彻底回转。”彭博士说。
那么，在转录因子Fezf1调控的各种基因中，是不是真的存在下流基因专门担任使ON和OFF型细胞搬迁到不同的方位？研讨小组回到scRNA-seq的数据，进一步找到了另一个基因Rnd3。而它作为Fezf1操控下流程序的一部分，操控不同SAC的搬迁。
Rnd3作为Fezf的下流操控SAC（图片来自：参考资料[1]）
归纳这些成果，研讨作者以视网膜的SAC为例，难如登天式地梳理出一套基因程序，提醒了一对类似的细胞怎么走向不同命运的进程。而在咱们的体内，还有许多其他类型的神经元，研讨者期望，这种办法相同能够有效地找出决议其他神经元结构和功用的要害“开关”，为了解生命的美妙供给洞见。
题图来历：Pixabay
参考资料
[1] Yi-Rong Peng et al., (2019) Binary Fate Choice between Closely Related Interneuronal Types Is Determined by a Fezf1-Dependent Postmitotic Transcriptional Switch. Neuron. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.11.002
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