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杭州供卵中介公司-Nature:绘制人类大脑类器官发育的多组学图谱

2024-02-26 11:38

美中宜和试管技能的医治流程包含以下进程:第一步,女人进行排卵诱导医治,以发生满足数量的卵子。第二步,取出卵子并进行体外受精。第三步,将受精卵培育成胚胎。第四步,挑选优质的胚胎,并将其移植到女人子宫内进行妊娠。第五步,关于剩余的胚胎进行冷冻保存,以备将来运用。

  撰文丨甲遇庚

  修改丨王多鱼

  排版丨水成文

  众所周知,每种动物都有自己的大脑,但

  人脑 是绝无仅有的,它赋予了人类考虑、说话、感知和一系列行为,操控着个别一生中所想和所做的一切。人脑被认为是生命科学中最杂乱的器官。因而,到现在为止,仍然有太多的长时刻未解之谜。

  在曩昔的研讨中,科学家们经过研讨动物大脑现已取得了一些发展;但惋惜的是,这些发现并不能直接转化到人类中。由于人脑具有差异于其他物种的共同特征。此外,最近的细胞图谱对小鼠和人类发育中的脑细胞组成进行了高分辨率描绘, 但由于难以在生命最早阶段取得脑安排, 以及缺少体系操作基因功能的办法, 研讨操控人脑发育的机制始终是一项严重的应战。

  2023年10月5日,瑞士苏黎世联邦理工学院的

  Barbara Treutlein 博士、

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  何志嵩 博士和罗氏制药的 J. Gray Camp 博士领导的研讨团队在 Nature 上宣布了题为: Inferring and perturbing cell fate regulomes in human brain organoids 的研讨论文。 该研讨树立了

  人类大脑类器官发育的多组学图谱 ,初次证明转录因子

  GLI3 参加了人类前脑形式的构成。该研讨为怎么运用人体模型体系和单细胞技能重建人类发育生物学供给了结构。

  近年来,运用人类干细胞在受控培育环境中生成杂乱的

  大脑类器官 (Brain Organoids) 为了解人脑发育的机制拓荒了新的途径。大脑或非导向性神经类器官能够从胚胎干细胞或诱导多能干细胞发育成三维神经上皮细胞,这些细胞能够自我形式化、区域化,并终究构成不同脑区的神经元。

杭州供卵中介公司-Nature:绘制人类大脑类器官发育的多组学图谱

  现在, 大脑类器官 已被成功用于模仿小头症、自闭症等其他神经发育妨碍。但是,在正常和搅扰条件下和谐人脑前期发育的基因调控网络仍是不知道的。 在这项新研讨中,该团队生成了人脑类器官发育历程中的单细胞转录组和单细胞可取得的染色质剖析数据。该数据集来自3个人类 iPS 细胞系和1个胚胎干细胞系的11个时刻点,涵盖了2个月的发育历程,包含胚状体构成、神经外胚层诱导、神经上皮化、神经祖细胞形式和神经发生。研讨人员运用这些数据树立了一个大脑类器官发育的多组学图谱,提醒了发育层次和命运决议的要害阶段,以及类器官内每个细胞的分子指纹。

  但是,类器官中的每个细胞都有超越20000个基因,并且每个类器官又由数千个细胞组成。因而,发生一个巨大的矩阵。

  为了剖析所有这些海量多维数据并猜测基因调控机制,研讨人员开发了一个结构程序Pando,它结合了多组学数据和转录因子结合位点的猜测,以揣度描绘类器官发育的整个基因调控网络。

  运用 CRISPR-Cas9 基因修改技能,研讨人员在每个细胞中挑选性地封闭某个基因,整个类器官中共有24个基因被一起封闭。这使他们调查到特定基因在大脑发育中所扮演的人物。

  研讨人员表明,这种办法能够用于挑选与疾病有关的基因,以及调查该基因对器官内不同细胞发育的影响。 为了验证他们的理论,研讨人员重视了转录因子

  GLI3 。

  GLI3 是小鼠皮层发育调节因子,该基因突变可导致小鼠中枢神经体系变形。曩昔,GLI3 在人类神经发育中的效果还未被探究,但已知该基因突变会导致 Greig头多并指综合征和 Pallister Hall 合征等疾病。 为了承认 GLI3 在人类环境中参加细胞命运的树立,以及查看潜在的发育机制,研讨人员经过 CRISPR-Cas9 基因修改树立了 GLI3 敲除 iPS 细胞系和一个对照的野生型细胞系,并生成了两个独立的大脑类器官,然后

  验证了 GLI3 在人类背侧端脑细胞命运中的要害效果,并进一步确认了 GLI3 在内侧神经节拱起 (MGE)

  和外侧/尾部神经节拱起 (LGE/CGE)

  神经元中的奉献。GLI3 的缺失会影响类器官的进一步发育。

  Barbara Treutlein 表明,这项研讨初次证明了 GLI3 基因参加了人类前脑形式的构成,而这曾经只在小鼠中发现过。这项研讨能够让你运用来自多个单细胞的全基因组数据估测单个基因所发挥的效果;并且,这些在培育皿中的模型体系的确反映了 GLI3 在小鼠发育生物学中的效果。

  在荧光显微镜下来自人干细胞的大脑类器官:GLI3 (紫色)符号前脑区域的神经元(绿色)前体细胞 该团队还发现了培育基是怎么以自安排的办法构成安排的,其结构在形态学以及基因调控和形式构成的层面上都与人脑的结构适当。Barbara Treutlein 表明,像这样的类器官的确是研讨人类发育生物学的一种极好的办法。

  这些由人类细胞资料组成的类器官研讨还有一个长处,便是它能够转化到人类身上,不只能够用于研讨根底发育生物学,还能够用于研讨基因在疾病或发育性脑部疾病中的效果。例如,该团队正在经过这品种器官研讨自闭症和脑室周围异位的遗传原因。 此外,类器官还能够用于药物测验和培育可移植器官的组成部分。 总归,这些数据提醒了多形式单细胞基因组和类器官技能在了解人脑发育的基因调控程序方面的特殊潜力。该研讨为怎么运用人体模型体系和单细胞技能重建人类发育生物学供给了一个结构。


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