DNA修饰图谱揭示人脑发育过程
发布时间: 2024-10-10 10:55:59
正在发育的人类海马体的荧光图像。图片来源：美国加州大学旧金山分校
科技日报北京10月9日电 （记者张佳欣）由美国加州大学洛杉矶分校牵头的一项研究，揭示了人类大脑发育过程中基因调控的演变方式，并展示了染色质的3D结构在其中发挥的关键作用。研究人员绘制了海马体和前额叶皮质中DNA修饰的首张图谱，这两个大脑区域对学习、记忆和情绪调节至关重要，也常与自闭症和精神分裂症等疾病相关。这项研究为早期大脑发育如何影响身心健康提供了新的见解。相关研究9日发表在《自然》杂志上。
为了绘制该图谱，研究人员采用了一种尖端测序方法，即单核甲基化测序和染色质构象捕获技术，能同时分析控制单个细胞基因表达的两个表观遗传机制。搞清这两个调控机制如何作用于影响发育的基因，是理解这一过程出错而导致神经和精神疾病的关键步骤。
研究人员分析了从中期妊娠到成年期的供体提供的超过53000个脑细胞，揭示了关键发育窗口期间基因调控的重大变化，构建出人类大脑发育关键时间点发生的巨大遗传重组的全面图景。
研究人员表示，婴儿大脑发育最活跃的阶段发生在孕中期左右。被称为放射状胶质细胞的神经干细胞在第一和第二孕期已经产生了数十亿个神经元。这时，它们停止产生神经元并开始产生支持和保护神经元的胶质细胞。同时，新形成的神经元逐渐成熟，获得履行特定功能所需的特征，并形成突触连接以进行通信。
这一发现或有助于识别神经发育和神经精神疾病中有意义的遗传风险因素，对改进大脑类器官等基于干细胞的模型具有重要意义。
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