在实验室中模拟大脑皮层发育和 cis-regulatory 进化的一种小鼠器官平台

科学领域:

• 神经科学
• 发育生物学
• 遗传学

背景情况:

• 基因调节网络指导哺乳动物皮层的发展,导致多样化的大脑结构和功能.
• 导致大脑皮层发生这些进化变化的分子机制在很大程度上仍未被描述.

研究的目的:

• 从小鼠表皮干细胞 (EpiSC) 生成大脑皮质器官的可复制方案.
• 通过使用来自不同小鼠菌株的器官,全面地绘制发育中的皮质细胞类型的 cis 作用转录调节变异.
• 调查皮层结构和功能的进化变化背后的发育机制.

主要方法:

• 从实验室小鼠和四种野生来源的同胞品种交叉生成的F1杂交EpiSC中生成大脑皮质器官.
• 应用单细胞RNA测序 (scRNA-seq) 来分析细胞皮层细胞类型的基因表达和基失衡.
• 使用来自大约100万年进化差异的菌株的器官来捕捉调节变异.

主要成果:

• 在产生的有机体中成功复制胚胎皮质定时和细胞分化程序.
• 在皮层发育过程中发现数百个基因表现出动态等位基因失衡.
• 这项研究提供了通过 cis 作用调节变异驱动皮质进化发展机制的第一个见解.

结论:

• 开发的脑皮质器官协议是研究发育中的大脑基因调节的可重复和强大的平台.
• 这项研究揭示了哺乳动物大脑结构和功能进化适应的遗传基础.
• 这些发现为未来对神经发育过程和进化基因组学的研究提供了宝贵的资源.