分子图谱揭示大脑细胞如何发展

最初的受精卵分裂时,未分化的细胞特定功能,不同的组织和器官出现越来越明显。了解数百个不同的细胞类型产生已经证明困难,很大程度上是因为科学家们缺乏捕获细胞的技术决策。

最新进展允许研究人员测量单个细胞基因活性的变化,所以几组开始研究详细专业的细胞类型是如何形成特定的大脑区域。然而,到目前为止没有人跟踪的整个大脑发育的基因表达模式。

现在,第一次,欧洲研究人员和他们的合作者在瑞典卡罗林斯卡医学院映射胚胎细胞的遗传和发育轨迹遵循成熟大脑中对他们的命运。这个分子图谱可以不仅有助于更好地理解健康和患病的大脑,而且改进治疗方法如神经退行性疾病的细胞替代疗法,研究报告的主要作者说Gioele La没有后续的神经发育系统生物学实验室主管。研究结果发表在自然。

监控决策在单个细胞随着时间的推移,洛杉矶没有和他的同事们分析了小鼠胚胎的大脑样本每天从受精到出生后第七天。使用强大的测序技术和数学相结合的方法,研究人员获得了大约290的000个体细胞的基因表达谱的大脑区域,以及近800个细胞的州,其中包括发展计划为不同的细胞,包括神经元和神经元细胞的支持。

随着神经祖细胞成熟,他们停止增殖和分化成许多不同的神经元。研究人员追踪这种多样性的出现和描述的时机出现的原始神经细胞,称为成神经细胞,在不同的大脑区域。在小鼠中,第一个成神经细胞出现早,9天前胚胎发育——大致对应于人类第一次怀孕三个月的开始。这些先锋神经元参与感觉和运动功能,研究人员发现。”的第一件事要做的就是设置运动和感觉功能,因为如果你不设置这些早起,稍后将变得更加难以向外围构建‘高速公路’,”洛杉矶没有说。

研究人员还发现神经祖细胞的特定类型,称为组织者放射状胶质细胞,其作用是指导邻近细胞通过产生分子信使的开发,帮助建立大脑内的各种专门的细胞类型的位置。“如果大脑是一个管弦乐队,组织者放射状胶质细胞是导演,”洛杉矶没有说。这些放射状胶质细胞产生更多种类的分子比科学家们认为的使者,研究小组发现。

分析还允许研究人员识别细胞的数量大小不同,一些数量的细胞比别人多100倍。最大的人口似乎前脑神经元兴奋性的,一个区域,包括大部分地区参与高阶认知。一个最小的数量是一种神经支持细胞室管膜细胞,产生的液体,连接大脑和脊髓。

洛杉矶没有希望的财富脑图谱中包含的信息可以帮助识别基因参与神经发育条件和确定恶性脑癌细胞的起源。阿特拉斯,他说,也可以作为一个参考评价脑组织产生干细胞在实验室。帮助别人学习医学感兴趣的细胞和组织,研究人员让阿特拉斯公开可浏览web资源。

接下来,洛杉矶没有计划发现在大脑发育不同的细胞群。“目前的阿特拉斯是一个分子图,告诉你哪种细胞是相似的,哪些是不同的,”拉没有说。“现在,我们希望看到这些细胞脑内坐的地方。”

参考:洛杉矶没有G, Siletti K,可•福尔兰正,等。分子结构发展中老鼠的大脑。自然。2021年。doi:10.1038 / s41586 - 021 - 03775 - x

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