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背側根神経節ニューロンのサブクラスの機能分類を容易に行うための統合的アプローチ
An integrative approach to the facile functional classification of dorsal root ganglion neuronal subclasses.
PMID: 32079727 PMCID: PMC7071849. DOI: 10.1073/pnas.1911382117.
抄録
身体感覚ニューロンは歴史的に、構造的、解剖学的、遺伝的マーカー、電気生理学的特性、薬理学的感受性、さらに最近では転写プロファイルの分化など、さまざまなアプローチによって分類されてきた。これらの方法論を別々に使用すると、一貫性のない分類スキームが得られた。ここでは、インビトロでのニューロンの迅速な分類のために、細胞質カルシウム濃度の変化によって測定される薬理学的薬剤に対する反応における表現型の違いを説明する。この一般的なアプローチ（三分割コンステレーション解析（TCA）と呼ぶ）を用いて、我々は脊髄軸索を有する大径後根神経節（L-DRG）ニューロンに焦点を当てた。K チャネルアンタゴニストであるκM-コノペプチド RIIIJ (RIIIJ)に対する反応が異なることから、6 つの機能的な細胞クラスを確実に同定しました。2つのニューロンサブクラス（L1とL2）では、RIIIJによるブロックは[Ca]の増加につながった同時電気生理学とカルシウムイメージングは、RIIIJによって誘発された[Ca]の増加が活動電位（AP）の異なるパターンに対応していることを示した。遺伝子的に標識したマウスを用いて、L1ニューロンがプロプリオ受容体であることを確認した。L1ニューロンとL2ニューロンの単細胞トランスクリプトームは、L2ニューロンがAδ-低閾値メカノレセプターであることを示した。RIIIJの効果は、いくつかのL-DRGサブクラス（L1、L2、L3、L5）においてK1.1選択的アンタゴニストであるDendrotoxin-Kを適用することで再現され、機能的なK1.1/K1.2ヘテロメリックチャネルの存在を示唆しています。他のニューロンサブクラスでこのアプローチを使用すると、最終的には、混合集団内の個々の体性感覚ニューロンサブクラスの包括的な分類と特徴付けを加速する必要があります。
Somatosensory neurons have historically been classified by a variety of approaches, including structural, anatomical, and genetic markers; electrophysiological properties; pharmacological sensitivities; and more recently, transcriptional profile differentiation. These methodologies, used separately, have yielded inconsistent classification schemes. Here, we describe phenotypic differences in response to pharmacological agents as measured by changes in cytosolic calcium concentration for the rapid classification of neurons in vitro; further analysis with genetic markers, whole-cell recordings, and single-cell transcriptomics validated these findings in a functional context. Using this general approach, which we refer to as tripartite constellation analysis (TCA), we focused on large-diameter dorsal-root ganglion (L-DRG) neurons with myelinated axons. Divergent responses to the K-channel antagonist, κM-conopeptide RIIIJ (RIIIJ), reliably identified six discrete functional cell classes. In two neuronal subclasses (L1 and L2), block with RIIIJ led to an increase in [Ca] Simultaneous electrophysiology and calcium imaging showed that the RIIIJ-elicited increase in [Ca] corresponded to different patterns of action potentials (APs), a train of APs in L1 neurons, and sporadic firing in L2 neurons. Genetically labeled mice established that L1 neurons are proprioceptors. The single-cell transcriptomes of L1 and L2 neurons showed that L2 neurons are Aδ-low-threshold mechanoreceptors. RIIIJ effects were replicated by application of the K1.1 selective antagonist, Dendrotoxin-K, in several L-DRG subclasses (L1, L2, L3, and L5), suggesting the presence of functional K1.1/K1.2 heteromeric channels. Using this approach on other neuronal subclasses should ultimately accelerate the comprehensive classification and characterization of individual somatosensory neuronal subclasses within a mixed population.