在人脑器官中推断和扰乱细胞命运规律
Jonas Simon Fleck1, Sophie Martina Johanna Jansen1, Damian Wollny2
1Department of Biosystems Science and Engineering, ETH Zürich, Basel, Switzerland.
Nature
|October 5, 2022
概括
研究人员使用人类神经器官和单细胞基因组学来绘制大脑发育中的基因调控网络. 他们确定了像GLI3这样的关键转录因子,
科学领域:
- 发育生物学
- 基因组学
- 神经科学
背景情况:
- 人类大脑的发展涉及复杂的基因调节网络.
- 多能干细胞衍生的神经器官为研究这一过程提供了一个模型.
- 单细胞基因组技术可以对发育轨迹进行高分辨率分析.
研究的目的:
- 使用神经器官重建控制人类大脑发育的基因调节网络.
- 确定时间动态和特定大脑区域的调节元素.
- 评估转录因子在细胞命运和状态决定中的作用.
主要方法:
- 从多能干细胞生成人类神经器官.
- 在发育过程中获取单细胞转录组和染色质可访问性数据.
- 开发Pando框架,用于整合多种原子数据和预测转录因子结合点.
- 组合基因干扰与单细胞RNA测序以评估转录因子功能.
主要成果:
- 确定时间动态和特定大脑区域的调节区域.
- 全球基因调控网络的推断用于器官发育.
- 发现不同的转录因子调节细胞命运丰富性与神经元细胞状态.
- 证明转录因子GLI3对于人类皮质命运的建立至关重要.
- 确定两种GLI3规律对远脑模式和多样化至关重要.
结论:
- 人类神经器官与单细胞基因组学相结合,为研究人类发育生物学提供了强大的框架.
- 这项研究阐明了控制人类大脑发育的关键调节机制和转录因素.
- 这种方法使复杂的发育过程能够在体外重建.
