哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)布羅德研究所的研究人員創(chuàng)建了第一個發(fā)育中小鼠大腦關(guān)鍵區(qū)域的詳細圖譜，將多種先進的基因組技術(shù)應(yīng)用于負責(zé)處理身體感覺的大腦皮層部分。通過測量基因活動和調(diào)節(jié)如何隨時間變化，研究人員現(xiàn)在可以更好地了解大腦皮層的構(gòu)建方式，以及一套全新的工具來探索皮層如何在神經(jīng)發(fā)育疾病中受到影響。該研究發(fā)表在《自然》雜志上。
我們長期以來一直對了解哺乳動物大腦皮層的發(fā)育感興趣，因為它是高級認知的所在地，也是人類進化過程中擴展和多樣化最多的大腦部分。在這項研究中，我們用非常精細的晶狀體觀察了皮層，幾乎在每一天的發(fā)育過程中都對它的所有細胞進行了分析。我們以前所未有的時間分辨率對基因表達和調(diào)控的變化進行編目，以構(gòu)建這種驚人組織的第一個單細胞分辨率分子圖譜。該圖使我們能夠提取控制皮層如何構(gòu)建的第一個機械原理，并開始解碼遺傳異常如何影響胚胎中這種高度受控的過程。”
該研究的共同資深作者、哈佛大學(xué)干細胞和再生生物學(xué)戈盧布家族教授 Paola Arlotta
“在發(fā)育中的大腦中，我們必須考慮三件事：存在的細胞類型、這些細胞所在的位置以及它們處于發(fā)育的哪個階段。此外，通過確定在正常發(fā)育過程中指導(dǎo)這一過程的驅(qū)動因素，我們可以更好地了解疾病可能出現(xiàn)的問題，”共同資深作者 Aviv Regev 說，他在研究開始時是博德研究所的核心研究所成員，目前是基因泰克研究和早期開發(fā)的負責(zé)人。
研究人員專注于軀體感覺皮層，它可以作為大腦皮層其他區(qū)域的模型，因為它包含代表其所有主要類別的細胞。對于皮質(zhì)發(fā)育的每一天，研究人員在單細胞水平上使用多種技術(shù)分析大腦。他們使用 RNA-seq 來測量表達了哪些基因，并使用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)來測量基因在組織中的表達位置。他們還使用 ATAC-seq 來測量基因組的哪些部分可以進行調(diào)控。
“這些技術(shù)使我們能夠觀察不同的基因表達模式以及基因如何相互調(diào)節(jié)。例如，通過結(jié)合這三種模式，我們對哪些是指導(dǎo)神經(jīng)元發(fā)育的重要基因有了更深入的了解，”Daniela Di Bella 說，Arlotta 實驗室的博士后研究員，該研究的共同第一作者。
例如，尚不清楚何時建立不同神經(jīng)元群體的皮質(zhì)多樣性。“我們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元的不同風(fēng)味是在神經(jīng)元成熟過程中決定的，而不是在它們的干細胞中預(yù)先建立，”迪貝拉說。
標簽： 小鼠大腦
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