基因开关引导人脑发展

美国加州大学洛杉矶分校的研究人员开发了人类神经发生的第一张基因调控图，这是一个神经干细胞转化为脑细胞，大脑皮层扩张的过程。科学家们已经确定了控制我们大脑生长的因素，并且在某些情况下为未来的几种脑部疾病奠定了基础。

背景

人脑不同于老鼠和猴子，因为它的大脑皮层很大。该器官最发达的部分是大脑皮层，负责思考、感知和复杂的交流。科学家们刚刚开始了解驱动人脑生长的分子和细胞机制，以及它们在人类认知中的主要作用。

大脑发育受特定时间范围内特定脑区或细胞类型和基因表达的指导。基因表达是DNA中的指令转化为功能产物(如蛋白质)的过程。在关键时刻，脱氧核糖核酸片段作为开关的作用在许多层面上受到调节。但到目前为止，还没有图谱来描述神经发生过程中染色体上这些开关的活动和位置。

方法

加州大学洛杉矶分校的研究人员使用了一种叫做ATAC序列的分子生物学技术来绘制神经发生过程中活跃的基因组区域。他们将这些数据与来自这些大脑区域的基因表达数据结合起来。研究人员还使用了之前发表的关于染色体折叠模式的数据。染色体折叠模式影响遗传信息的编码方式。综合数据有助于他们识别神经发生中关键基因的调控元件。一种叫做EOMES/Tbr2的基因在关闭时会导致严重的大脑畸形。

研究人员通过使用CRISPR技术证实了靶向基因的作用，该技术可以去除细胞中的DNA片段，编辑一些调控开关，然后评估它们对基因表达和神经发生的影响。

影响

研究人员发现，一些精神疾病(如精神分裂症、抑郁症、神经质和注意缺陷多动障碍)会在生命后期发展，这源于胎儿大脑发育的最早阶段。据研究人员称，甚至一个人未来的智力也会在神经发生中发挥作用。

研究人员还发现了一个解释人类大脑皮层比非人灵长类动物大的主要机制。他们确定了一个可以改变成纤维细胞生长因子受体表达的基因组序列，该受体调节重要的生物过程，包括细胞增殖和分裂，并为细胞分配特定的任务。人类基因组序列比老鼠和非人灵长类动物更活跃，这有助于解释为什么人类大脑更大。

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