RNAスコープin situハイブリダイゼーションで示されたマウスとヒト後根神経節間のニューロン亜集団の定量的な違い

Quantitative differences in neuronal subpopulations between mouse and human dorsal root ganglia demonstrated with RNAscope in situ hybridization.

• Stephanie Shiers
• Rebecca M Klein
• Theodore J Price

抄録

イメージングベースのアプローチと組み合わせた次世代トランスクリプトミクスは、後根神経節（DRG）ニューロンのサブ集団の特性評価のための強力なツールとして浮上している。マウスのDRGは、収束した知見を持つ多くの独立した研究によってよく特徴づけられてきたが、マウスとヒトの間で集団マーカーの発現を直接比較した研究はほとんどない。これは、トランスレーショナル研究のための前臨床モデルとしてマウスへの依存度が高まっていることから、重要なことである。マウスDRGでは、カルシトニン遺伝子関連ペプチド（CGRP）とP2Xピュリネリックイオンチャネル3型受容体（P2X3R）を用いて、それぞれペプチド性侵害受容体と非ペプチド性侵害受容体のサブ集団を定義してきたが、これらの集団は他の種族では異なる可能性がある。このことを直接検証するために、他のマーカーのホストと同様に、我々はマルチプレックスRNAスコープin-situハイブリダイゼーションを使用して、マウスとヒトのDRGにおけるペプチド性（CGRP発現）と非ペプチド性（P2X3R発現）侵害受容体亜集団における多数のユニークで古典的なニューロンmRNAの分布を明らかにした。ヒトの腰部DRGでは、マウスには見られなかったCGRPとP2X3Rの神経細胞サブポピュレーションが大きく重複していることを発見した。また、TRPチャネル、コリン作動性受容体、カリウムチャネル、ナトリウムチャネル、その他のマーカー/ターゲットなど、様々なmRNAの発現に差異が見られた。これらのデータは、齧歯類とヒトのDRGにおける神経細胞小集団の空間的および機能的な組織への洞察を提供し、感覚系の組織原理は、両方の種の間で異なる可能性が高いという考えをサポートしています。

Next generation transcriptomics in combination with imaging-based approaches have emerged as powerful tools for the characterization of dorsal root ganglion (DRG) neuronal subpopulations. The mouse DRG has been well-characterized by many independently conducted studies with convergent findings, but few studies have directly compared expression of population markers between mouse and human. This is important because of our increasing reliance on the mouse as a preclinical model for translational studies. While calcitonin gene-related peptide (CGRP) and P2X purinergic ion channel type 3 receptor (P2X3R) have been used to define peptidergic and non-peptidergic nociceptor subpopulations, respectively, in mouse DRG, these populations may be different in other species. To directly test this, as well as a host of other markers, we used multiplex RNAscope in-situ hybridization to elucidate the distribution of a multitude of unique and classic neuronal mRNAs in peptidergic (CGRP expressing) and non-peptidergic (P2X3R expressing) nociceptor subpopulations in mouse and human DRG. We found a large overlapping CGRP and P2X3R neuronal subpopulation in human, lumbar DRG that was not present in mouse. We also found differential expression in a variety of mRNAs for TRP-channels, cholinergic receptors, potassium channels, sodium channels, other markers/targets. These data offer insights into the spatial and functional organization of neuronal cell subpopulations in the rodent and human DRG and support the idea that sensory system organizational principles are likely different between both species.