科知识题
人脑繁杂有序的神经网络首要由焕发性神经元和制服性中心神经元构成。中心神经元是一种高度各类化的神经元，具备不同形状、毗连性和生物学成效的特性。焕发/制服均衡阻碍与很多神经发育和神经精力阻碍关系，中心神经元险些全数原因于神经节凸起（Ganglioniceminence，GE），GE可分为三个亚区，包罗外侧神经节凸起（Lateralganglioniceminence，LGE）、内侧神经节凸起（Medialganglioniceminence，MGE）和尾侧神经节凸起（Caudalganglioniceminence，CGE），每个地域抒发特定的基因，并形成了功夫和空间上不同的中心神经元，有助于地域细胞各类性和中心神经元转移。在小鼠单细胞的协商已揭破了在胚胎发育经过中GE中心神经元转录特性的各类性。但是，对于灵长类动物GE发育经过中制服性神经元形成的协商报导很少，由于以前协商对转录谱解析的不够或品质不高，对啮齿动物和灵长类动物之间的保守性和异质性的协商仍旧有限。其余，中心神经元在发育过程中的繁杂调控网络、细胞增殖、空间分辨、谱系分割和神经元转移等机制仍旧不了解。手艺途径
协商手艺途径首要协商结局
1、灵长类细胞初期发育阶段的细胞各类性
协商者采用胚胎发育初期的食蟹猕猴（孕周为7、10、12周）和人类胎儿模范（孕周为9、13周），施行单细胞多组学探测（scRNA、scATAC），尔后搀和物种施行调整解析，得到细胞典型分群图（图1A-D）。随后文章解析了不同物种的细胞比例以及细胞典型的基因抒发宛如性，结局都解说人类和猕猴的GE细胞在细胞典型上没有显著差别（图1E、F）。随后的轨迹揣度，则解说由GE祖细胞（GEprogenitor）原因，并增殖生成IPC细胞（中心祖细胞，Intermediateprogenitor），尔后在MGE、LGE和CGE中分割成不同的谱系（图1G）。综上所述，结局证明了猕猴与人类GE的根底保守性，揭破了人类与猕猴细胞的各类性和发育轨迹。图1灵长类GE转录谱特性2、灵长类GE祖细胞的细胞特性
随后文章讨取神经祖细胞亚群，施行从头聚类解析，判定出RGC（Radialgliacell）和IPC（Intermediateprogenitors）（图2A-B）。随后在RGC重聚类结局中，检察到不同地域的祖细胞特性，NKX2-1、PAX6和NR2F2别离代表MGE、LGE和CGE祖细胞（图2C）。外侧喷射状胶质细胞（Outerradialgliacells,oRGs）从前被证明是灵长类脑容量增长的关键成分。单细胞数据发掘oRGs特定抒发HOPX基因，随后欺诈免疫荧光发掘在人、猕猴GE的脑室区VZ、脑室下区SVZ都浮现HOPX阳性,但是，在小鼠中却未检察到（图2D）。这解说oRGs存在于灵长类动物的大脑发育经过中的神经节凸起。
尔后，协商者试图找出灵长类和小鼠之间GE祖细胞的差别。将三者数据调整在一同，创建祖细胞分群。针对HES1+的RGC，施行了不同物种间基因抒发差别解析，证明了小鼠与灵长类动物的RGC差别（图2E）。针对IPC细胞的解析解说，RGS16在刚投入有丝分割后期的灵长类和小鼠细胞中均有稀奇性抒发（图2F），而scATAC-seq的基因调控网络显示，RGS16受PAX6、GLI3、HES5等增殖关系基因调控（图2F）。这些结局示意RGS16或许做为IPC和细胞运气决计前体之间的过渡因子。上述结局解说，灵长类动物在发育中的GE和大脑皮层中都存在oRG，或许是灵长类动物和啮齿类动物物种差别的原由之一。图2灵长类GE祖细胞的表征及不同物种的对照3、发育经过中MGE的细胞运气
为了描摹MGE的发育谱系，对MGE细胞施行重分群和轨迹再建，最后判定出四种不同的细胞典型，统统较老练的细胞均有细胞粘赞成轴突投射关系的基因抒发（图3A-D）。SST+中心神经元中，发掘波及转移的基因抒发，提醒MGE的SST+中心神经元会向大脑皮层转移（图3B）。LHX8+细胞在初期模范的MGE中探测到，但在较后期的模范中没有检出，解说LHX8+胆碱能投射神经元或许在灵长类大脑发育初期形成，与小鼠的协商结局一致（图3F）。尚有两群稀奇抒发的细胞，特性图显示，ANGPT2+细胞与LHX8+细胞彻底分别，而CRABP1+在一小部份LHX8+细胞中抒发（图3E），进一步的差别基因解析则发掘，这些细胞抒发皮层PV（parvalbumin）中心神经元前体的标识基因，是以，协商者假使这些细胞在大脑发育经过中会向大脑皮层转移，代表皮层PV中心神经元的前体。综上结局，MGE中细胞的分割较早，细胞系的各类化具偶尔间依赖性，这也表此刻Monocle3创建的拟时序结局中（图3G-H）。图3灵长类MGE发育的解析
4、发育中LGE的细胞运气决计
LGE被觉得是纹状体中心神经元和嗅球（olfactorybulb，OB）中心神经元的原因。是以对LGE谱系施行重聚类，判定了细胞典型（图4A-B）。随后OB谱系的差别解析结局显示OB谱系高抒发干细胞关系基因，而GO成效解析也发掘了OB中心神经元前体存在于LGE的证明（图4C-D）。而不同功夫点的细胞散布则解说，OB谱系细胞首要在晚期检出，解说LGE中的OB中心神经元前体晚于纹状体前体的形成，尔后转移到嗅球进前进一步增殖。
文章发掘一组稀奇细胞，同享MGE符号以及LGE符号物，且与模范的LGE的纹状体细胞不同（图4E），CellChat解析发掘SEMA3记号通路在LGE组中高度激活（图4F），这些稀奇细胞抒发NRP1做出反映，文章假使该组细胞或许原因于MGE，并在SEMA3记号通路的调控下沿发育纹状体向皮层转移。此外高抒发基因PEG10也许形成长链非编码RNA和PEG10卵白，从前的协商解说，它能增进癌细胞的转移，且MIR7-3HG做为比赛性内源性RNA，从此外miRNA中释放PEG10，而MIR7-3HG也在这些细胞中也是高抒发，或许调动PEG10的抒发。
这些结局解说，在GE发育经过中，一组来自MGE的LHX8+中心神经元顺着LGE转移，并遭到SEMA3A-NRP1记号通路和MIR7-3HG-PEG10通路的调控，连系拟时序解析，文章创建了LGE地域的遗传调控模子（图4G-H）。
图4LGE的发育和转移细胞的或许特性5、人类GE的转录调控网络
文章还对GW9人类模范施行了scATAC-seq，基于单细胞数据，对scATAC施行细胞典型解释，并哄骗基因抒发猜测用具，猜测了其模范符号基因的抒发水准（图5A-B）。ZNF和LHX8是LGE和MGE谱系的代表性符号，scATAC结局发掘，它们上游都存在染色质怒放峰，这些发掘提醒符号基因在MGE、LGE中抒发的或许调控机制（图5C）。随后文章基于多组学数据调整，生成的基因调控网络，以断定候选转录因子和调控因子，PPI解析也得到雷同的结局（图5D-E）。
接下来，文章试图寻觅或许在GE发育经过中表现紧要效用的未知基因，结局发掘，miRNA9-1宿主基因MIR9-1HG锋芒毕露，它在GE祖细胞和MGE中抒发较高（图5D），连系染色质怒放峰和TFs的潜在连系序列，挑选出了一些或许的调控TFs。基因抒发的关系解析提醒，MIR9-1HG的抒发受TCF4的正向调控（图5G）。转录因子ASCL1位于MIR9-1HG下游，与MIR9-1HG在祖细胞中呈显著负关系，而在MGE和LGE中呈正关系(图5H-G）。进一步探测了MIR9-1HG潜在的下游基因。从不同的数据库中探求了hsa-mir-9-1的靶基因，所罕见据库中均发掘有4个基因同时遭到hsa-mir-9-1-3p和5p的调控。此中两个是LGE稀奇性TF，ZFHX4和ID4，这两个基因在MGE和LGE中的抒发水准与MIR9-1HG呈显著负关系（图5G）。
综上，这些结局提议了MIR9-1HG受ASCL1和TCF4调控的新道路。hsa-mir-9-1也许制服ZFHX4和ID4的抒发，这或许说明了在人类初期大脑发育经过中，MGE和LGE的不同运气是怎么决计的。
图5scATAC-seq解析MGE与LGE的异质性调控归纳
与啮齿类动物比拟，尚未揭破人类GE中的基因调控网络或特殊的发育机制，是以文章经过scRNA-seq、scATAC-seq等手艺，协商了灵长类胚胎中神经节凸起的单细胞转录特性，以及在不同亚区决计的细胞运气的或许基因调控网络，以及细胞转移等。在神经发育阶段，文章协商了人类和猕猴MGE、LGE和CGE的初期细胞分割和转移，而人类和猕猴数据集之间的调整则揭破了高度保守的GE细胞各类性，灵长类GE中存在oRG，以及人类LGE中一条新的调动道路，发掘了对人类GE地域的细胞运气决计具备潜在紧要性的TF，以及它们的基因调控网络，包罗或许致使MGE和LGE不同运气的新调控道路。参考文件：ZHAO,Ziqi,etal.Evolutionarilyconservativeandnon-conservativeregulatorynetworksduringprimateinterneurondevelopmentrevealedbysingle-cellRNAandATACsequencing.CellResearch,,1-12.博奥晶典科研效劳张议案牍
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