與流行歌曲相反，頸骨實(shí)際上與構(gòu)成人類頭骨的 22 塊獨(dú)立頭骨之一相連。這些板狀骨骼在稱為縫合線的特殊關(guān)節(jié)處相交，通常允許顱骨隨著大腦的生長而擴(kuò)張，但在患有稱為顱縫早閉的先天缺陷的兒童中不存在。Nature Communications 上的一項(xiàng)新研究提供了發(fā)育中的冠狀縫的詳細(xì)細(xì)胞圖譜，這是最常見的融合是單基因突變的結(jié)果。這項(xiàng)研究匯集了來自南加州大學(xué) Gage Crump、Robert Maxson 和 Amy Merrill 實(shí)驗(yàn)室以及牛津大學(xué) Andrew Wilkie 和 Stephen Twigg 實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家。

“冠狀縫因其位于頭頂?shù)奈恢枚妹?，許多先天缺陷都會(huì)影響冠狀縫，”主要作者、Crump 實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員 D'Juan Farmer 說。“這些嬰兒和兒童必須接受一系列侵入性和危險(xiǎn)的手術(shù)來擴(kuò)大他們的頭骨，我們想了解為什么冠狀縫對基因破壞特別敏感。因此，為了推進(jìn)對患者的新干預(yù)措施，我們創(chuàng)建了這是關(guān)于這種縫合線如何發(fā)展的第一個(gè)詳細(xì)的逐細(xì)胞描述。”

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，F(xiàn)armer 和他的合作者從正在發(fā)育的小鼠冠狀縫中分離出細(xì)胞。然后，該團(tuán)隊(duì)使用復(fù)雜的新 DNA 測序技術(shù)對數(shù)千個(gè)單個(gè)細(xì)胞中所有蛋白質(zhì)編碼基因的活動(dòng)進(jìn)行編目。

基于基因活動(dòng)的獨(dú)特指紋，他們能夠識(shí)別發(fā)育中的縫合線內(nèi)部和周圍的 14 種不同類型的細(xì)胞。在這樣做的過程中，他們還確定了可能參與產(chǎn)生和維持在縫合線兩側(cè)生長顱骨的干細(xì)胞的新基因。

在連接顱骨和下方大腦的組織中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多有趣的細(xì)胞類型，這些細(xì)胞類型可能與縫合干細(xì)胞通信以調(diào)節(jié)它們的活動(dòng)。科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了連接顱骨板并持續(xù)到成年的覆蓋韌帶樣細(xì)胞。當(dāng)被不斷增長的大腦拉伸時(shí)，這些韌帶樣細(xì)胞可能會(huì)作為附近骨骼前體的指示器，表明是時(shí)候擴(kuò)大頭骨了。

科學(xué)家們還研究了一種特殊形式的顱縫早閉的小鼠模型，Saethre-Chotzen 綜合征，以了解不同的細(xì)胞類型可能會(huì)受到怎樣的影響。在健康小鼠中，縫合干細(xì)胞分布不對稱。這可能有助于冠狀縫的獨(dú)特特征：顱骨板的重疊。相比之下，顱縫早閉小鼠的縫線干細(xì)胞少得多，排列分布更對稱。這可能會(huì)導(dǎo)致顱骨板的邊緣直接相互生長并有助于縫合融合。

“通過以細(xì)胞分辨率檢查冠狀縫線發(fā)育的最早階段，我們的研究提供了關(guān)鍵的見解，為什么這種縫線特別容易受到新生兒顱縫早閉缺陷的影響，”法默說。“我們希望這些發(fā)現(xiàn)可以為患有這種破壞性先天缺陷的嬰兒和兒童提供侵入性較小甚至預(yù)防性的治療方法。”

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