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神經元研究圖譜是神經科學界的寶貴資源，能幫助研究者進一步探索神經退化性疾病，如脊髓性肌肉萎縮症（spinal muscular atrophy, SMA）、肌萎縮側索硬化症 （amyotrophic lateral sclerosis, ALS）等，了解為何不同種類的運動神經元會表現出不同的退化程度。近期，由中央研究院分子生物研究所副研究員陳俊安團隊透過單細胞RNA定序技術，釐清小鼠胚胎中脊柱運動神經元的轉錄體（transcriptome）多樣性，並完成胚胎運動神經元的單細胞圖譜。該研究已於今（2023）年1月發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊。

在過去數十年間，許多研究團隊嘗試透過對不同的肌肉群進行逆向標記，追蹤支配該肌肉的運動神經元。雖然科學家們已成功藉由這種方式得知了脊髓中運動神經元的多樣性，但這僅是根據運動神經元的位置與它支配的肌肉進行分類，對於不同種類的運動神經元在基因上會有哪些表現仍所知甚少。過往研究顯示，剔除控制運動神經元的特殊轉錄因子後，該運動神經元會表現出種類、位置轉變，以及軸突方向的錯亂，顯示運動神經元的多樣性與功能是由多種內外在的分子機制塑造而成。

研究團隊在本次研究中純化出約一萬個運動神經元，針對脊髓運動神經元的多樣性進行了大規模的單細胞次世代定序（next generation sequencing, NGS），並深入剖 析發育中的個別運動神經元，系統性的發現各式具特殊基因標記的少見細胞類型，例如他們找出許多只能在胚胎中特定體節觀察到的新運動神經元亞型。此外，團隊更進一步將控制四肢的運動神經元（lateral motor column, LMC）細分為26個集群，發現過去在運動神經元中不受重視的神經肽（neuropeptide）不僅在支配上肢與下肢的運動神經元中有獨特的表現模式，更觀察到這26個細胞集群各自表現了獨特的神經肽組合密碼。

為什麼主要參與神經傳導的神經肽會在新生的運動神經元中有如此多樣的表現？研究團隊推測，神經肽對於運動神經元的多樣性以及精確的軸突引導、調節脊髓神經 迴路的形成，或是對神經元電生理的差異具有重要的精準調控作用。此外，這項研究也進一步完整分析過往未被重視的軀幹運動神經元多樣性，並發現這些運動神經 元可以再被細分為三個具有獨特轉錄因子的不同亞型，向不同的神經分支延伸軸突以支配不同的肌群。

另一項研究重點則是關於軀幹運動神經元控制著核心肌群的收縮，它支配的核心肌群在水生和陸生脊椎動物物種之間，也參與了截然不同的運動行為。水生與陸生脊 椎動物物種在演化過程中，究竟如何衍伸出新的軀幹運動神經元多樣性，才得以配合牠們的生長環境並表現出運動行為差異，也將是團隊未來的研究方向之一。

研究團隊表示，本次解析出的神經元圖譜就像是提供了一個「運動神經元亞型轉錄體的維基百科」。科學家能藉此探究不同種類的運動神經元，也可以深入剖析不同類運動神經元之間的基因表現差異，並檢驗這些基因差異在不同物種間的演化保留程度。此外，這份圖譜也將有助於科學家進行運動神經元亞型多樣性的跨物種驗 證，以及探索脊索動物由水域走向陸地過程中運動行為如何轉變等議題。

新聞來源
中央研究院（2023年1月5日）。運動神經元的維基百科－以單細胞定序 技術完整解構胚胎運動神經元的細胞圖譜。中央研究院。https://www. sinica.edu.tw/ch/news/7439