摘要
研究目的： 放射性脑损伤（RIBI）是头颈部肿瘤患者在放疗后产生的中枢神经系统损害症状的疾病。RIBI病程长且不可逆，其发病机制尚不明确。本研究采用单细胞测序与空间转录组测序结合的方法，期望通过绘制小鼠RIBI的时空动态图谱，筛选与RIBI相关的敏感细胞群体、关键靶点与信号通路，揭示RIBI发生和发展的新机制，为未来干预措施的研究奠定基础。 研究内容： 采用单细胞和空间转录组测序技术，构建RIBI小鼠脑组织中各种细胞类型的时空动态图谱、筛选与RIBI相关的敏感细胞亚群并分析与验证其时空特异性；筛选敏感细胞亚群参与RIBI的关键通路与干预靶点、探究其在RIBI中的作用机制；探索二甲双胍对RIBI的保护作用。 研究方法： 1.采用30Gyγ射线全脑照射建立RIBI小鼠模型，选取6个时间点的脑组织（6小时、24小时、1周、1个月、3个月、6个月）进行单细胞测序和空间转录组测序； 2.采用无监督聚类、注释、去卷积和空间重建等方法进行高通量测序结果的分析、敏感细胞亚群时空特异性与关键分子通路分析。 3.通过磁珠分选与流式分选验证小胶质细胞亚群数目和关键时空定位；通过免疫荧光、酶联免疫吸附（ELISA）、行为学方法等检测RIBI后脑室周边屏障结构的损伤以及小鼠认知能力的损伤。 4.建立10Gy全身照射小鼠模型，探究二甲双胍对小鼠放射损伤后生存时间的影响。 5.通过RT-qPCR、免疫荧光和彗星电泳等实验检测二甲双胍对放射损伤后的脑组织或细胞的保护作用。 研究结果： 1.采用单细胞测序联合空间转录组测序技术，构建了RIBI中各类细胞的时空动态图谱，发现RIBI敏感的细胞亚群IRM9定位于脑室附近。该亚群的时空分布特征在RIBI小鼠模型中得到进一步验证。 2.生物信息分析与RIBI小鼠模型验证显示，RIBI后1个月的小鼠出现血脑脊液屏障（BCSFB）的破坏、脑室周边干扰素通路的显著激活；此外RIBI小鼠存在早期（6和24小时）海马区细胞凋亡现象与晚期（3个月）认知功能障碍。 3.临床用抗糖尿病药物二甲双胍预处理可以保护小鼠RIBI后神经干细胞的存活、改善晚期认知障碍、抑制由放射引起的早期炎症反应；同时，可以降低细胞照射模型的炎症反应和减少DNA损伤。 研究结论： 本研究采用单细胞与空间转录组测序联合分析的方法，绘制了RIBI小鼠脑组织中的细胞时空动态图谱，筛选到放射后敏感的细胞群体IRM9主要分布在脑室周边，促进屏障系统破坏、激活干扰素反应；二甲双胍可通过抑制早期炎症与DNA损伤，保护RIBI导致的认知功能损伤。本研究为RIBI的机制以及防治策略提供了重要的参考。
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