由美國加州大學(xué)洛杉磯分校牽頭的一項研究，揭示了人類大腦發(fā)育過程中基因調(diào)控的演變方式，并展示了染色質(zhì)的3D結(jié)構(gòu)在其中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。研究人員繪制了海馬體和前額葉皮質(zhì)中DNA修飾的首張圖譜，這兩個大腦區(qū)域?qū)W(xué)習(xí)、記憶和情緒調(diào)節(jié)至關(guān)重要，也常與自閉癥和精神分裂癥等疾病相關(guān)。這項研究為早期大腦發(fā)育如何影響身心健康提供了新的見解。相關(guān)研究9日發(fā)表在《自然》雜志上。

為了繪制該圖譜，研究人員采用了一種尖端測序方法，即單核甲基化測序和染色質(zhì)構(gòu)象捕獲技術(shù)，能同時分析控制單個細(xì)胞基因表達(dá)的兩個表觀遺傳機(jī)制。搞清這兩個調(diào)控機(jī)制如何作用于影響發(fā)育的基因，是理解這一過程出錯而導(dǎo)致神經(jīng)和精神疾病的關(guān)鍵步驟。

研究人員分析了從中期妊娠到成年期的供體提供的超過53000個腦細(xì)胞，揭示了關(guān)鍵發(fā)育窗口期間基因調(diào)控的重大變化，構(gòu)建出人類大腦發(fā)育關(guān)鍵時間點發(fā)生的巨大遺傳重組的全面圖景。

研究人員表示，嬰兒大腦發(fā)育最活躍的階段發(fā)生在孕中期左右。被稱為放射狀膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)干細(xì)胞在第一和第二孕期已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)十億個神經(jīng)元。這時，它們停止產(chǎn)生神經(jīng)元并開始產(chǎn)生支持和保護(hù)神經(jīng)元的膠質(zhì)細(xì)胞。同時，新形成的神經(jīng)元逐漸成熟，獲得履行特定功能所需的特征，并形成突觸連接以進(jìn)行通信。

這一發(fā)現(xiàn)或有助于識別神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)精神疾病中有意義的遺傳風(fēng)險因素，對改進(jìn)大腦類器官等基于干細(xì)胞的模型具有重要意義。