研究人员构建了第一个人类大脑皮层从出生前到成年的细胞发育多组图谱

来自西奈山伊坎医学院和耶鲁大学医学院的一组研究人员创建了第一个人类大脑皮层脑细胞发育的“多组”图谱，涵盖从胎儿发育到成年的六个广泛的发育时间点，揭示了新的阐明它们在大脑发育和疾病中的作用。

“多组”是指同时分析同一生物样本中的多种遗传信息。它们可以包括基因组，即我们细胞中编码的DNA;转录组，即细胞从基因组中复制的 RNA;以及决定染色质可及性的表观基因组、化学修饰和调控因素，

正如《科学进展》中所述，研究人员使用新的科学工具来分析和描述来自每个细胞的两种信息——基因表达(转录组)和 DNA 结构(表观基因组)——使他们能够对不同发育阶段的细胞类型进行分类。这些数据揭示了基因表达之前染色质结构的特定变化。这些变化对于许多过程至关重要，包括神经元的形成。

此外，他们的分析确定了与已知在人类大脑发育中发挥关键作用的基因调节相关的染色质区域。值得注意的是，他们发现这些调节区域通常富含与精神分裂症或双相情感障碍等神经精神疾病风险增加相关的遗传信号。

“人类大脑的发育始于胚胎发生期间，并在出生后延伸到婴儿期、儿童期、青春期和成年早期，”精神病学、遗传学和基因组科学教授、疾病神经基因组学中心主任 Panos Roussos 博士说。伊坎西奈山的教授，也是该论文的高级作者。“考虑到不同神经发育障碍的发病年龄不同，检查危险因素对整个大脑发育的影响至关重要。通过这本图谱的开发，我们对大脑发育和疾病背后的复杂调节机制有了更深入的了解。”

这项工作得到了美国国立卫生研究院大脑研究推进创新神经技术®计划(The BRAIN Initiative® )的支持。现在，其他研究人员可以通过在线存储库访问该综合图集，以便其他研究人员可以处理数据、有效地将其可视化，并将其用于自己的研究。该论文包含在《科学》、《科学进展》和《科学转化医学》的 21 项研究中，详细介绍了美国国立卫生研究院 BRAIN 计划细胞普查网络 (BICCN) 的一部分进行的研究，该计划于 2017 年启动，旨在创建地图集以前所未有的细节在细胞类型水平上研究人类和非人类灵长类动物的大脑。

成年期神经精神疾病的基础通常会受到发育过程中大脑细胞组成变化的影响。除了创建首个人类大脑皮层脑细胞发育图谱外， 研究小组还优先考虑了 152 个在一系列神经精神疾病中起因果作用的风险基因。他们的发现通过绘制与神经精神疾病有关的细胞类型和时间特异性遗传位点，超越了现有知识。例如，他们发现抽动秽语综合症与少突胶质细胞有关，而强迫症则与星形胶质细胞有关。疾病和细胞类型之间的这两种关联以前都是未知的，这些发现有助于更深入地了解不同细胞类型和神经精神疾病之间的复杂关系。

“重要的是要认识到，最有效的治疗干预措施应该针对特定发育阶段的基因功能缺陷进行定制，”伊坎山精神病学、遗传学和基因组科学助理教授 Jaroslav Bendl 博士说。西奈和该作品的合著者。“只有这样做，我们才能最大程度地减少进一步的损害并改善受这些疾病影响的个人的结果。”

在证明人类大脑皮层细胞发育图谱是可能的之后，该团队目前正在通过分析更大的样本群并包括不同的大脑区域来扩大他们的研究。通过这样做，他们的目标是提高分辨率，更深入地了解复杂的调节机制，并进一步揭示大脑发育和疾病背后的复杂调节逻辑。

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