研究人员在单细胞水平上探索人脑的进化

二十一世纪的神经科学是一个诱人的研究领域，它提供了对人脑的认知以及脑疾病背后的分子机制提供新颖见解的潜力。但是，它需要一点帮助。

大脑非常复杂，由功能多样的解剖区域组成，其中包含多种不同的细胞类型。我们知道，为了使这些变化的细胞类型发挥其功能，必须在整个大脑中差异表达一系列基因。在某些区域关闭了特定基因，而在其他区域则打开了某些基因。

我们需要能够通过基因组镜头观察大脑，以评估基因是如何调节的(在某些病理情况下是失调的)，以全面了解其功能。

神经科学和基因组学的结合催生了一个日益增长的研究领域，即神经基因组学，该领域旨在通过分析调节和转录过程来了解基因组如何对神经系统的进化，结构，发育和功能作出贡献。

单细胞RNA测序(scRNA-seq)的出现使这一壮举成为可能。这项技术不断优化，可提供单个细胞的RNA表达谱。传统上，批量RNA测序是这项工作的“金标准”技术。但是，在混合细胞群体中，从批量RNA测序获得的测量值可能会遗漏单个细胞之间的显着差异。

最近，单核RNA测序(sNuc-Seq)的发展进一步推动了神经基因组学领域。现在，研究人员可以从特定细胞中分离细胞核，从而分析该细胞内的基因表达-对于难以分离的细胞，它是scRNA-seq的一种绝佳替代品。

菲利普·海托维奇(Philip Khaitovich)教授领导的一组科学家Skoltech生命科学中心已采用大量RNA seq和sNuc-Seq的混合物，对人类，黑猩猩，猕猴和bo黑猩猩的33个不同区域的基因表达进行了大规模分析。他们根据这些数据创建了这些大脑区域的转录组图谱，希望对人类进化研究有用。这项研究发表在《基因组研究》杂志上。

“我们不是第一个研究大脑中基因表达的人。这是一个重要的研究领域，有朝一日将使人们更加了解人类意识的出现方式。然而，这里的棘手点是表达发生进化变化可能有两个可能的原因：大脑某些区域的细胞结构发生变化或细胞中基因表达发生变化。以前，科学家们无法在这两种可能性之间划清界限，现在，借助先进的单细胞分辨率方法，我们终于做到了!我们的新发现将有助于以前所未有的微妙水平更好地了解基因表达进化的来龙去脉。” -Ekaterina Khrameeva，该论文的第一作者，Skoltech生命科学中心的助理教授。

研究结果表明，在研究的33个大脑区域中，将人类与非人类灵长类动物分开的人类特异性表达差异的分布并不均匀。相反，数据表明人脑中存在复杂的表达模式，涉及诸如大脑皮层，下丘脑以及小脑灰白色物质的区域。这些差异在人类中最具特色的事实意味着它们经历了更快的进化。

在研究细胞水平时，科学家们发现了每种细胞类型在物种之间的多种表达差异。这扩展到非神经元细胞类型，与神经元(包括星形胶质细胞和少突胶质祖细胞)相比，在被检查的大脑区域中人类特异性表达差异明显更大。

虽然在每种细胞类型内的物种之间检测到多种表达差异，但使用本体RNA测序方法可检测到其中约三分之一的差异。其余差异只能使用sNuc-Seq进行检测。

尽管在研究中观察到的细胞类型特异性进化差异确实是新颖的，但作者注意到他们的发现与文献一致。他们还从他们的研究中确定了一个重要成分，称其为“缺失”，这是对发育中的大脑中表达进化的时间模式的分析。他们认为这是该研究领域中适当的下一步。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！