新视角 网络科技 何时迁移、生长、形成、连接以及交流——大脑细胞基因“时间规划表”首现

何时迁移、生长、形成、连接以及交流——大脑细胞基因“时间规划表”首现

科技日报记者 张梦然

澳大利亚科学家绘制出世界首张能显示从出生前到成年后不同时期人脑细胞基因活动变化的图谱。通过这张脑细胞发育图,科学家能更准确地识别神经和精神疾病(如精神分裂症)或脑癌中的异常细胞状态的改变。

图谱概要。
图片来源:《细胞》

该项研究由哈里·珀金斯医学研究所和西澳大利亚大学研究团队共同完成,发表在《细胞》杂志上。研究人员称,这张高分辨率图谱显示了正常个体从妊娠中期到成年期,前额叶皮层中每种不同脑细胞的基因活性如何变化,并预测了控制这些变化的细胞因子。

团队之前的研究汇集了人类大脑发育过程中表观基因组如何变化的数据,新研究则关注基因活动及其控制因素如何随着人体成熟而变化。

人脑包含数十亿个细胞,每一种不同类型细胞都有自己的特殊功能。但这需要很长时间才能建立起来,大脑的成熟过程可持续到生命的第三个十年。

通过这个漫长的过程,人的认知能力萌生、成长、改变和进步。成人与儿童、幼儿和新生儿相比,差异巨大。这些进步的基础就是大脑细胞的复杂变化,它们发生了迁移、生长、形成、完善连接以及交流。重要的是,这些变化是需要对基因活动有正确控制和时间安排的,而新研究就提供了第一张参考图谱。

研究人员从神经典型个体中获得了死后脑组织,并使用新技术以单细胞分辨率绘制基因活动图,以跟踪人脑发育和衰老的每种单独类型的细胞。

研究发现,不同的神经和精神疾病会在发育过程中的特定时间出现,例如自闭症谱系障碍或有时会在青少年时期出现精神分裂症,这一时间段其实有其细胞基础。

新图谱有助于更好地了解大脑疾病,并改进用于疾病建模和新药发现的脑细胞模型。大多数影响大脑的疾病都会随着时间的推移而发展,因此该发现还可让研究人员在这些疾病出现之前进行识别,从而进行更早的干预。

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