大猿前脑发育的细胞图谱阐明了人类独有的动态基因调控功能

自从人类脱离了与黑猩猩和其他大猩猩共享的共同祖先以来，人类的大脑发生了巨大变化。但是，导致这种差异的遗传和发育过程尚不清楚。从培养皿中的干细胞中生长出来的脑类器官(大脑样组织)为在实验室研究早期大脑发育的发展提供了可能。

研究的第一作者Sabina Kanton，Michael James Boyle和Zhisong He以及Gray Camp，Barbara Treutlein和他的同事们通过从干细胞发育来分析人脑类器官来探索基因表达和调控的动力学(使用称为单细胞RNA序列和ATAC序列)。作者还检查了黑猩猩和猕猴的大脑类器官，以了解人类中类器官的发育如何不同。共同资深作者芭芭拉·特鲁特莱因(Barbara Treutlein)说：“与人类类器官相比，我们在相同的发育点观察到黑猩猩和猕猴类器官中的皮质神经元成熟更为明显。”“这表明人类神经元的发育比其他两个灵长类动物的发育更慢。”

人特异性基因表达与调控

研究人员还确定了在人类神经元的生成和成熟过程中表现出人类独特的表达模式的基因。基因的表达可以通过DNA的开放性来调节，DNA可以处于开放状态或紧凑状态。作者确定的许多基因表达变化都可能与人类基因组可及性附近的变化有关。大多数差异可及的区域都具有当今所有人类共有的突变，其中一些可能是观察到的DNA可达性和基因表达变化的原因。这项研究的共同资深作者格雷·坎普说：“预计某些遗传改变会改变转录因子的结合，从而证明这些基因表达差异是如何发生的。””

作者进一步研究了成人前额叶皮层中人特异性基因的表达，前额叶皮层是人的大脑区域，在人类中大小已增加，并且据信会影响复杂的认知行为。他们确定了成年后基因表达的发育差异，以及特定细胞类型中成年大脑专有的变化。这组作者总结说：“我们的数据提供了资源，可指导进一步研究早期大脑发育过程中基因调控动力学的机制，尤其是那些可能区分正在发育的人类和黑猩猩大脑的机制。”

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