在整个胃肠道系统是一个广泛的神经元阵列协调几乎所有活动涉及消化，肠道运动，和对有害刺激的反应。这些细胞组成了肠神经系统(ENS)，并将信号从肠道传输到大脑，但它们稀少且脆弱，很难分离和研究。
由麻省理工学院(MIT)布罗德研究所(Broad Institute of MIT)、哈佛大学(Harvard)和麻省总医院(Massachusetts General Hospital)的研究人员领导的一个团队，现在已经克服了这些挑战，他们开发了一种新方法来生成人类和小鼠体内ENS的单细胞图谱。
通过分析这些单个神经元的基因活动，科学家们推断，肠道中的神经元正在与包括免疫细胞在内的多种其他细胞进行通信。他们还发现，与疾病相关的关键基因在这些细胞中表达。
研究结果表明，ENS是连接肠道、免疫系统和中枢神经系统的中枢，在肠道的过敏、炎症和运动障碍以及影响大脑的疾病中发挥重要作用。
研究这类神经免疫相互作用是“食物过敏科学计划”(Food Allergy Science Initiative)的下一阶段。“食物过敏科学计划”是一个由多家机构合作开展的研究项目，总部设在Broad，旨在了解食物过敏的生物学基础，并鼓励开发新的治疗方法。该倡议帮助支持了这项新研究。
学习发生了什么”的存在,我们可以更好地了解系统与上皮细胞,免疫,和其他细胞,并生成新方法治疗障碍在整个系统中,“广泛的核心Ramnik Xavier研究所成员说,这项研究的文章的第二作者,免疫学项目主任和副主任传染病和微生物项目的广泛,调查员在马萨诸塞州综合医院,以及哈佛医学院的医学教授库尔特·伊斯尔巴彻。
这项研究发表在本周的《细胞》杂志上，由布罗德研究所卡拉曼细胞天文台(KCO)的尤金·卓克里安斯基(Eugene Drokhlyansky)、克里斯托弗·斯迈利(Christopher Smillie)和尼古拉斯·范·维滕伯格(Nicholas Van Wittenberghe)共同第一作者领导。
单细胞狩猎
肠内神经元的研究一直颇具挑战性，部分原因是它们罕见、脆弱，很难从周围组织中分离出来。
为了克服这些障碍，研究小组设计了两种新的方法来研究小鼠和人类的ENS单细胞分辨率:RAISIN RNA-seq和MIRACL-seq。RNA-seq是一种分离保留细胞核和附着的核糖体(细胞的蛋白质制造机制)的单个细胞的实验室协议，提供了对细胞内RNA更全面的观察。然后，MIRACL-Seq (Mining Rare Cells)使研究人员能够更有效地搜索稀有细胞类型，并在分离复杂的组织样本后收集它们。
这些技术使得研究小组能够对5068只老鼠和1445名人类肠道神经元以及两种不同种类的肠道细胞进行分析。研究人员可以将这些方法应用于新鲜和冷冻的组织标本，并可以使用这些技术来分析肠外组织中的稀有细胞类型。
“我们的团队的创造力和毅力在发展这些新技术使我们构建和验证了肠神经系统研究的综合情况,在小鼠和人类,”说文章的第二作者Orit Rozenblatt-Rosen,广泛的高级主任单细胞基因组学和科学KCO主任。“这些数据将使我们更好地了解肠神经系统在各种疾病中的作用，并查明导致这些疾病的遗传风险因素作用的细胞类型。”
在实体
该团队的分析揭示了肠道神经系统中数十种不同的神经元亚群，并表明细胞的组成及其基因表达因肠道解剖区域、年龄甚至是取样时间的不同而不同。
这些数据还表明，不同亚型的神经元和周围细胞之间有多个新的回路。肠神经元之间的连接发现和免疫系统可以帮助指导未来研究如何参与胃肠神经系统疾病,和为什么某些中枢神经系统疾病,如自闭症谱系障碍和帕金森病、肠道功能障碍早期症状。
Xavier说，研究这些肠神经元可以为肠易激综合征、肠道过敏紊乱和不明原因的肠神经病变(消化系统神经损伤或退化)提供新的见解。
“在很多方面，肠内神经元可以比作管弦乐队的指挥，”Xavier说。例如，食物过敏的患者通常会在很短的时间内出现腹痛、恶心、呕吐和腹泻等症状，这表明肠道神经元已经感觉到不对劲，并启动了早期预警系统。瞄准这些细胞可能是减少对食物和其他过敏原的过敏反应的一种方法。”
该研究的第三位共同高级作者是Broad core institute的成员特拉维夫·雷格夫(Aviv Regev)，他现在是基因泰克研究和早期开发的执行副总裁。
