首个唐氏综合征产前大脑单细胞图谱揭示神经元发育异常机制

B910化工消息：4月25日消息，由UCLA研究人员主导的一项研究绘制了首个唐氏综合征产前大脑的细胞级分辨率分子图谱，揭示了该疾病如何在出生前就改变大脑发育过程。该研究发表在Science杂志上，题为"A single-cell multiomic analysis identifies molecular and gene-regulatory mechanisms dysregulated in developing Down syndrome neocortex"。

研究团队分析了超过10万个细胞核，样本来自26名经基因型预筛查的供体，涵盖妊娠13至23周——这是人一生中所有皮层神经元生成的唯一窗口期。该研究首次直接使用单细胞基因组学方法观察唐氏综合征患者的发育中大脑。

正常的大脑皮层发育遵循严格的时序：前体细胞先通过反复分裂扩大自身储备，然后再分化为神经元，先产生深层细胞类型，再逐步产生上层细胞。研究发现，在唐氏综合征中，前体细胞过早地进入神经元生产阶段，耗竭了自身的储备池，并导致产生的神经元类型比例失调。

具体而言，研究人员观察到上层半球内神经元（IT神经元）相对增加，而深层皮层丘脑神经元（CT神经元）减少。这两种细胞类型发挥着根本不同的功能：CT神经元从皮层向外投射，连接脑干和脊髓结构，负责感觉和运动控制；IT神经元则在皮层内部连接两个半球，参与信息处理。

这一发现为唐氏综合征患者脑容量较小这一长期问题提供了新的解释。此前的主流理论认为这归因于神经元死亡率升高，但本研究发现大面积神经元死亡的证据不足，而是指向了前体细胞储备池的过早耗竭。

研究的意义超越了唐氏综合征本身。研究人员专门测试了所发现的分子紊乱与自闭症、癫痫和发育迟缓等其他神经发育及精神疾病遗传风险特征之间的重叠程度，发现了显著的趋同性，特别是在调控IT与CT神经元分化的基因调控网络中。

"唐氏综合征可以成为更广泛地理解智力障碍和神经精神疾病的模型，"UCLA精神病学与生物行为科学助理教授、研究通讯作者Luis de la Torre-Ubieta表示。该论文与威斯康星大学麦迪逊分校的另一项互补研究同期发表在Science上，后者聚焦于产后大脑，两篇论文共同提供了从妊娠中期到婴儿期唐氏综合征大脑发育的连续分子视图。 （来源：GEN (Genetic Engineering & Biotechnology News)）