Nature：新研究绘制出人类大脑早期遗传发育图谱

在一项新的研究中，来自瑞典卡罗林斯卡医学院等研究机构的研究人员绘制出人类大脑早期遗传发育图谱，详尽记录了胚胎第六至第十三周的精密神经发育图谱。这一开创性图谱不仅为探究儿童脑肿瘤的发生机制开辟了新径，还为寻求创新治疗策略点亮了希望之光。

相关研究结果于2024年5月1日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Chromatin accessibility during human first-trimester neurodevelopment”。

论文通讯作者、卡罗林斯卡医学院医学生物化学与生物物理学系分子系统生物学教授Sten Linnarsson说，“这是首次以基因调控为重点对大脑发育进行的全面研究。以往研究大都聚焦于大脑皮层，而我们则实现了对全脑结构的系统性绘制，使各个区域间的比较分析成为可能，这无疑是一次深度与广度并重的科学跨越。”

人类大脑的胚胎期演变始于一根简朴的管道结构，其壁面逐步演化为错综复杂的大脑组织，而中空的管道则演化为脑室——颅内的神秘空域。

妊娠早期的快速特化

在妊娠第 6 到 13 周期间，管壁上的细胞会快速特化。这是通过一个非常复杂的级联反应发生的，其中分泌的物质会诱导第一批细胞依据特定指令分化，随后释放更多信号引导后续细胞的特化步骤，形成一个动态且精准的调控网络。

图片来自Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07234-1

Linnarsson教授解释道：“我们的研究深入挖掘了这一精妙过程的核心——探秘基因如何按序激活、在哪类细胞中启动，以及它们如何从DNA到RNA再到蛋白质，一步步塑造出多样的细胞类型，同时又作为新生信号，驱动着这一系列神奇转变。”

这项新研究采用的方法可以测量单个细胞中 DNA 的活性区域和形成的 RNA 链。然后，研究人员如同拼凑精致的拼图一般，复原了大脑构建的微观机制。

这项新研究是瑞典“人类发育细胞图谱（Human Developmental Cell Atlas）”大型项目的一部分，在该项目中，多个研究小组对大脑、心脏、肺部等的遗传发育进行了研究。目前，该项目的研究工作正在向前推进，科学家们正在利用这些图谱来深入剖析疾病根源。

Linnarsson说，“我们正在研究儿童脑癌的发病原因。幸运的是，这是一种罕见的疾病，但在导致儿童死亡的各种疾病中，它是较为常见的疾病之一。我们正在研究胚胎大脑发育过程中出现的肿瘤，并利用这种图谱试图了解正常发育过程中出现问题的机制，以及这种机制是如何推动肿瘤形成和肿瘤生长的。”（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Camiel C. A. Mannens et al. Chromatin accessibility during human first-trimester neurodevelopment. Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07234-1.

Early genetic development of the brain mapped
https://news.ki.se/early-genetic-development-of-the-brain-mapped