通過(guò)單細(xì)胞RNA和ATAC測(cè)序揭示靈長(zhǎng)類中間神經(jīng)元發(fā)育過(guò)程中進(jìn)化保守和非保守的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

靈長(zhǎng)類動(dòng)物和嚙齒類動(dòng)物大腦在大小和功能上的差異，以及興奮/抑制平衡紊亂與許多神經(jīng)發(fā)育障礙之間的關(guān)系，凸顯了研究靈長(zhǎng)類神經(jīng)元嵴(ganglionic eminences, GEs)發(fā)育的重要性。單細(xì)胞RNA-seq (Single cell RNA-seq, scRNA-seq)已應(yīng)用于發(fā)育神經(jīng)科學(xué)的研究。傳統(tǒng)的批量RNA-seq產(chǎn)生組織的混合表達(dá)數(shù)據(jù)，與此相比，scRNA-seq可以提供單細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄譜具有如此高分辨率的技術(shù)可以區(qū)分不同的細(xì)胞類型，并促進(jìn)對(duì)復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)的研究在小鼠中進(jìn)行的單細(xì)胞研究揭示了胚胎發(fā)育過(guò)程中GE中間神經(jīng)元的分子和轉(zhuǎn)錄特征的多樣性。然而，關(guān)于靈長(zhǎng)類GE發(fā)育過(guò)程中抑制性神經(jīng)元產(chǎn)生的研究報(bào)道很少，而且由于缺乏轉(zhuǎn)錄分析或轉(zhuǎn)錄分析的質(zhì)量，嚙齒類和靈長(zhǎng)類之間的保守性和異質(zhì)性仍然有限此外，在復(fù)雜的細(xì)胞增殖，空間區(qū)分，譜系決定和中間神經(jīng)元遷移的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍然不清楚。該研究發(fā)表于《Cell Research》，IF:46.297。

技術(shù)路線：

主要研究結(jié)果：

1. 靈長(zhǎng)類胚胎發(fā)育早期階段的細(xì)胞多樣性

作者對(duì)三個(gè)食蟹猴和兩個(gè)人類胎兒的胚胎進(jìn)行了基于微滴的單鏈RNA測(cè)序，以解剖和比較靈長(zhǎng)類胚胎的發(fā)育特征。獼猴的樣本來(lái)自胃周7、10和12，此時(shí)GEs仍處于早期發(fā)育階段。人類樣本來(lái)自孕9和13周，可能處于類似的發(fā)育窗口期(圖1a)。經(jīng)過(guò)測(cè)序、圖譜繪制和質(zhì)量控制，作者獲得了來(lái)自人類的13,782個(gè)細(xì)胞和來(lái)自獼猴的29,269個(gè)細(xì)胞。然后通過(guò)Seurat3.0.45將兩個(gè)物種的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，使用Unsupervised方法將不同的細(xì)胞聚類(圖1b)，作者檢測(cè)到21個(gè)細(xì)胞簇。每個(gè)簇都用那些細(xì)胞分類的知名標(biāo)記進(jìn)行注釋(圖1b)。作者從表達(dá)NRN1和SLA46,47的相鄰大腦皮層中移除了兩個(gè)興奮性神經(jīng)元簇。作者還發(fā)現(xiàn)了由其相應(yīng)標(biāo)記CX3CR1和SLC4A148,49識(shí)別的小膠質(zhì)細(xì)胞和血細(xì)胞簇，這些細(xì)胞簇也被移除。在剩余的GE來(lái)源細(xì)胞中，作者可以通過(guò)差異基因表達(dá)分析區(qū)分細(xì)胞與GE祖細(xì)胞和有絲分裂后細(xì)胞。神經(jīng)祖細(xì)胞包括放射狀膠質(zhì)細(xì)胞(radial glia cells, RGCs)和中間祖細(xì)胞(intermediate progenitor, IPCs)在GEs中高表達(dá)NES, VIM或ASCL1, DLL150(圖1c, d)。細(xì)胞周期中的增殖細(xì)胞可以用TOP2A51標(biāo)記(圖1c, d)，有絲分裂后細(xì)胞可以進(jìn)一步用區(qū)域特異性標(biāo)記(圖1c)。MGE由特異性表達(dá)NKX2-1和LHX6的細(xì)胞組成，而LGE由MEIS2和ISLR2組成，CGE由NR2F1和NR2F2組成(圖1d)。然后作者計(jì)算了每一種細(xì)胞類型中人和獼猴細(xì)胞的歸一化細(xì)胞比例，并在河流圖中可視化，表明人和獼猴GE細(xì)胞分區(qū)之間沒(méi)有顯著差異(圖1e)。基于人類和獼猴不同細(xì)胞類型之間基因表達(dá)的相似性分析也證明了兩種物種數(shù)據(jù)整合的準(zhǔn)確性(圖1f)。為了展示靈長(zhǎng)類GEs的細(xì)胞發(fā)育軌跡，作者進(jìn)行了RNA速度分析(scVelo) 52,53，這是一種通過(guò)重建轉(zhuǎn)錄變化的發(fā)育序列來(lái)推斷軌跡的方法。正如預(yù)測(cè)的那樣，來(lái)自GE祖細(xì)胞的細(xì)胞增殖并產(chǎn)生IPCs 54，然后在MGE、LGE和CGE中分化為各種譜系(圖1g)。綜上所述，作者的分析證實(shí)了獼猴和人類之間基本的進(jìn)化保守性，揭示了人類和獼猴GEs細(xì)胞的多樣性和發(fā)展軌跡。

圖1 胚胎靈長(zhǎng)類GEs的轉(zhuǎn)錄譜

2. 靈長(zhǎng)類GE祖細(xì)胞的特異性細(xì)胞特性

在哺乳動(dòng)物發(fā)育中的大腦中，神經(jīng)元是由大腦皮質(zhì)和GE中位于腦室區(qū)(VZ)的RGCs和位于腦室下區(qū)(SVZ)的IPCs產(chǎn)生55,56。作者將來(lái)自人類和恒河猴GE的神經(jīng)祖細(xì)胞分為亞群，包括RGCs和IPCs(圖2a)。通過(guò)HES1、VIM和NES的高表達(dá)來(lái)區(qū)分RGCs，而通過(guò)ASCL1、HES6和dlx250,57的表達(dá)來(lái)區(qū)分IPC(圖2b)。在所有的RGCs中，作者觀察了不同GE祖細(xì)胞的區(qū)域一致性。NKX2-1, PAX6和NR2F2的表達(dá)分別代表MGE, LGE和CGE祖細(xì)胞(圖2c)。

對(duì)大腦皮質(zhì)的研究表明，在靈長(zhǎng)類新皮質(zhì)中，SVZ/VZ外有一個(gè)特殊的增殖區(qū)域，稱為室管膜下區(qū)(outer subventricular zone, oSVZ) 56位于oSVZ的外放射狀膠質(zhì)細(xì)胞(oRGs)不同于位于VZ的RGCs，它們被認(rèn)為是靈長(zhǎng)類動(dòng)物，尤其是人類腦容量擴(kuò)張的主要貢獻(xiàn)者值得注意的是，作者根據(jù)FAM107A、HOPX和TNC58的集中和特異性表達(dá)，在GEs的RGCs中識(shí)別出了靈長(zhǎng)類動(dòng)物特異性的外放射狀膠質(zhì)細(xì)胞(oRGs)(圖2a, b)。作者對(duì)HOPX進(jìn)行了免疫染色，并證實(shí)了HOPX在GW13人類和GW12獼猴L(fēng)GE的VZ和SVZ以及遠(yuǎn)離VZ的區(qū)域的表達(dá)，與皮質(zhì)中的表達(dá)相似(圖2d)。然而，作者在小鼠GE或皮質(zhì)中未觀察到任何陽(yáng)性信號(hào)。這表明在靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦發(fā)育過(guò)程中，oRGs不僅存在于大腦皮層，也存在于大腦GEs中。

然后，作者試圖發(fā)現(xiàn)靈長(zhǎng)類動(dòng)物和小鼠之間的GE祖細(xì)胞的差異。作者將靈長(zhǎng)類動(dòng)物的數(shù)據(jù)與已發(fā)表的小鼠GE數(shù)據(jù)集集成，并對(duì)祖先集群進(jìn)行子集。針對(duì)HES1+ RGCs，作者進(jìn)行了不同物種之間的差異基因表達(dá)分析(圖2e)。作者確定了一組在人類和獼猴中高度表達(dá)的基因(圖2e)。在這些差異表達(dá)基因(DEGs)中，有一些是之前報(bào)道的在人類RGCs中特異性表達(dá)的基因，如MOXD1和TCIM58-60(圖2e和補(bǔ)充信息圖S2c)，這驗(yàn)證了作者的發(fā)現(xiàn)。其他增殖相關(guān)基因如CLU61和VEPH1,62也可能導(dǎo)致物種差異(圖2e)。

RGCs到IPCs以及有絲分裂細(xì)胞到有絲分裂后細(xì)胞的轉(zhuǎn)變?cè)谀X發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞的發(fā)育和分化中起著重要作用。IPCs分析顯示，在靈長(zhǎng)類和小鼠中，G蛋白耦聯(lián)受體信號(hào)級(jí)聯(lián)的調(diào)節(jié)因子RGS16在剛剛進(jìn)入有絲分裂后期的細(xì)胞中特異性表達(dá)(圖2f)。通過(guò)scATAC-seq進(jìn)行的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)顯示，RGS16受幾個(gè)增殖相關(guān)基因的調(diào)控，如PAX6、GLI3和HES565-67(圖2f)。此外，區(qū)域特異性標(biāo)記物，如MGE中的NKX2-1, CGE中的NR2F2和LGE中的ISL1開(kāi)始表達(dá)與RGS16表達(dá)減少相關(guān)。這些模式表明RGS16可能作為IPCs和細(xì)胞命運(yùn)決定的前體細(xì)胞之間的過(guò)渡因子。

以上結(jié)果表明，oRGs存在于靈長(zhǎng)類發(fā)育中的大腦和大腦皮層中，這可能是靈長(zhǎng)類和嚙齒類動(dòng)物物種差異的原因之一。

圖2 靈長(zhǎng)類GE祖細(xì)胞的特征和人類與小鼠的比較

3. MGE和CGE中細(xì)胞命運(yùn)的決定

為了描繪MGE中的發(fā)育譜系，作者選取了LHX6表達(dá)組進(jìn)行進(jìn)一步的差異基因表達(dá)分析和軌跡重建(圖3a)。作者檢測(cè)到四種不同的細(xì)胞類型，其中一種根據(jù)它們的基因表達(dá)譜推測(cè)是前體。其他三個(gè)分支分別由表達(dá)SST、LHX8和CRABP1的細(xì)胞組成(圖3b, c)。

MGE前體由轉(zhuǎn)錄因子NKX2-1、TOX3和PLS3的表達(dá)確定(圖3b)，這些轉(zhuǎn)錄因子在細(xì)胞成熟過(guò)程中逐漸表達(dá)。所有在MGE中推測(cè)的更成熟的細(xì)胞都表達(dá)NRXN1和CHL1，根據(jù)生物過(guò)程基因本體，它們的功能與細(xì)胞黏附和軸突投射相關(guān)(圖3d)。

在整個(gè)SST+中間神經(jīng)元譜系中，ZEB2和PLS3與ERBB4和CXCR4等基因一起表達(dá)(圖3b)。已有研究報(bào)道ERBB4和CXCR4調(diào)控小鼠GE中間神經(jīng)元向大腦皮層的切向遷移。這些模式提示，來(lái)源于MGE的SST+中間神經(jīng)元會(huì)遷移到大腦皮層。

LHX8+細(xì)胞是MGE衍生的膽堿能投射神經(jīng)元，定位于基底端腦。大部分LHX8+細(xì)胞在人類GW9和獼猴GW7的MGE中被檢測(cè)到，但在三個(gè)較老的樣本中幾乎沒(méi)有檢測(cè)到(圖3f)。同樣，在小鼠MGE中，E11和14時(shí)檢測(cè)到的LHX8+細(xì)胞比E17時(shí)多得多。這表明LHX8+膽堿能投射神經(jīng)元可能在靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦發(fā)育的早期產(chǎn)生，這與小鼠的發(fā)現(xiàn)一致。

作者還發(fā)現(xiàn)了一小群與LHX8+細(xì)胞一起特異性表達(dá)CRABP1和ANGPT2的細(xì)胞(圖3b-e)。作者對(duì)這兩組細(xì)胞進(jìn)行了獨(dú)立分析，以便找到更多關(guān)于它們的細(xì)節(jié)。特征圖顯示ANGPT2的表達(dá)與LHX8完全分離，而CRABP1在一小部分LHX8+細(xì)胞中表達(dá)(圖3e)。

對(duì)DEGs的進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，ANGPT2+組中有ST18和ETV1表達(dá)。ST18和ETV1被描述為皮質(zhì)小白蛋白(PV)中間神經(jīng)元前體的標(biāo)志物17作者假設(shè)這些細(xì)胞會(huì)在大腦發(fā)育過(guò)程中遷移到大腦皮質(zhì)，并代表皮質(zhì)PV中間神經(jīng)元的前體。

以上結(jié)果表明，MGE中細(xì)胞分化較早，細(xì)胞譜系呈時(shí)間依賴性多樣化，Monocle370構(gòu)建的偽時(shí)間分析也體現(xiàn)了這一點(diǎn)(Fig. 3g, h)。

CGE主要產(chǎn)生5HT3aR+皮質(zhì)中間神經(jīng)元。作者提取了CGE細(xì)胞，以檢查其細(xì)胞多樣性。幾乎所有的CGE細(xì)胞都高表達(dá)NR2F1和NR2F2。在這一發(fā)育階段，作者檢測(cè)了CALB2和CCK的表達(dá)，它們可能代表了成人大腦皮質(zhì)中的一組雙極和多極中間神經(jīng)元。然而，在作者的數(shù)據(jù)中，其他經(jīng)典的CGE衍生的中間神經(jīng)元標(biāo)志物(如RELN和VIP)幾乎不表達(dá)。這些結(jié)果表明，在靈長(zhǎng)類CGE中，CCK+和CALB2+的中間神經(jīng)元可能比RELN+和VIP+的中間神經(jīng)元更早被指定。

圖3 靈長(zhǎng)類動(dòng)物MGE發(fā)育分析

4. 細(xì)胞命運(yùn)決定著LGE的發(fā)展

LGE被認(rèn)為是紋狀體MSNs和嗅球中間神經(jīng)元的起源。為了揭示其發(fā)育軌跡，作者從靈長(zhǎng)類動(dòng)物的合并數(shù)據(jù)中選擇了LGE譜系。在無(wú)監(jiān)督聚類后，在靈長(zhǎng)類動(dòng)物發(fā)育中的LGE中檢測(cè)到7種不同的細(xì)胞類型(圖4a)。作者發(fā)現(xiàn)，紋狀體MSN前體可以根據(jù)FOXP1的表達(dá)分為背側(cè)LGE (dLGE)和腹側(cè)LGE (vLGE)。在dLGE中，大多數(shù)細(xì)胞是TSHZ1+紋狀體黑質(zhì)(D1) MSN。在vLGE中，有兩種類型的中間神經(jīng)元，紋狀體黑質(zhì)(D1) MSNs表達(dá)PDYN，紋狀體蒼白球(D2) MSNs表達(dá)PENK74-76(圖4 b)。

然后作者進(jìn)行了OB譜系和其他三個(gè)紋狀體譜系之間的差異基因表達(dá)分析。火山圖顯示，OB譜系細(xì)胞高水平表達(dá)干細(xì)胞相關(guān)基因，如TOX3、CHD7和ID277-79(圖4c)。對(duì)這些DEGs的基因本體分析支持嗅球中間神經(jīng)元前體細(xì)胞存在于LGE的證據(jù)(圖4d)。不同時(shí)間的細(xì)胞分布表明，在人類和獼猴中，大多數(shù)OB譜系細(xì)胞都是在GE的后期階段檢測(cè)到的。這些結(jié)果表明，嗅球中間神經(jīng)元前體細(xì)胞在LGE中產(chǎn)生的時(shí)間晚于紋狀體MSN前體細(xì)胞，然后會(huì)遷移到嗅球進(jìn)一步增殖。

有趣的是，作者還發(fā)現(xiàn)一組細(xì)胞共享一些不同于紋狀體MSNs的MGE標(biāo)記，如LHX8, NKX2-1和LHX6，以及包括ZFHX3和ISLR280的LGE標(biāo)記(圖4e)。這些細(xì)胞中MEIS2的表達(dá)缺失進(jìn)一步表明它們與LGE來(lái)源的細(xì)胞不同。為了弄清楚這些細(xì)胞的身份和來(lái)源，作者發(fā)現(xiàn)它們的特異性標(biāo)記在其他典型的LGE或MGE簇中不表達(dá)(圖4e)。NRP1編碼Semaphorin信號(hào)通路中的受體Neuropilin-1。81、82個(gè)NRP1在這些細(xì)胞中集中表達(dá)，而SEMA3A主要在共表達(dá)EBF1的典型LGE MSNs中表達(dá)(圖4e)。因此，作者假設(shè)這組細(xì)胞可能來(lái)源于MGE，并在SEMA3信號(hào)通路的調(diào)控下沿著發(fā)育中的紋狀體遷移到皮質(zhì)CellChat分析83(這是一種可以通過(guò)預(yù)測(cè)主要信號(hào)輸入和輸出來(lái)計(jì)算集群間細(xì)胞-細(xì)胞信號(hào)通路的工具)表明，SEMA3信號(hào)通路在LGE組中高度激活。在該通路中，SEMA3A表達(dá)細(xì)胞可能會(huì)釋放信號(hào)，并且NRP1表達(dá)細(xì)胞會(huì)對(duì)SEMA3A產(chǎn)生反應(yīng)(圖4f)。另一個(gè)在這些細(xì)胞中高表達(dá)的基因，PEG10，引起了作者的注意。PEG10可以產(chǎn)生長(zhǎng)鏈非編碼RNA (long noncoding RNA, lncRNA)和PEG10蛋白，兩者都可以促進(jìn)癌細(xì)胞的遷移。之前的研究表明，MIR7-3HG作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA從microRNA27 - a -3p釋放PEG10 RNA 86MIR7-3HG在來(lái)自人類樣本的這些細(xì)胞中也高水平表達(dá)，這可能調(diào)節(jié)PEG10的表達(dá)。此外，作者下載了Sun 's group80提供的原位測(cè)序數(shù)據(jù)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像。在人GW12時(shí)，一組NKX2-1+和LHX8+細(xì)胞位于遠(yuǎn)離MGE的位置。這些結(jié)果表明，一組來(lái)自MGE的LHX8+中間神經(jīng)元會(huì)沿著LGE遷移，并在GE發(fā)育過(guò)程中受到SEMA3A-NRP1信號(hào)通路和MIR7-3HG-PEG10通路的調(diào)節(jié)(圖4g)。結(jié)合偽時(shí)間分析，作者對(duì)LGE的研究揭示了區(qū)域遺傳調(diào)控模型(圖4h)。

圖4 LGE發(fā)育和可能遷移細(xì)胞的特征

5. 人類基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

作者還對(duì)GW9的人類GE進(jìn)行了scATAC-seq分析，以更詳細(xì)地研究人類發(fā)育中的GE的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。利用對(duì)scATAC-seq數(shù)據(jù)的兩次技術(shù)重復(fù)進(jìn)行的單細(xì)胞分析，作者獲得了240,672個(gè)可訪問(wèn)峰的一致集，這些峰代表潛在的順式調(diào)節(jié)元件。作者通過(guò)ArchR87整合了人類scATAC-seq數(shù)據(jù)和作者的GW9 scRNA-seq數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)之間有4種主要的細(xì)胞類型匹配(圖5a)。作者使用基因評(píng)分，這是一種基于調(diào)控元件可及性的基因表達(dá)預(yù)測(cè)工具，在UMAP圖上將GE祖細(xì)胞、MGE、LGE和CGE的典型標(biāo)記基因表達(dá)水平可視化(圖5b)。作者基于人類scRNAseq數(shù)據(jù)建立了四種主要細(xì)胞類型的標(biāo)記基因列表。在標(biāo)記列表中，ZNF503和LHX8是LGE和MGE譜系的代表性標(biāo)記。作者在LGE中發(fā)現(xiàn)了ZNF503上游的兩個(gè)特異性可及基因組區(qū)域(開(kāi)放染色質(zhì)峰)，在MGE中發(fā)現(xiàn)了LHX8上游的一個(gè)獨(dú)特的峰(圖5c)。根據(jù)UCSC瀏覽器中的UCSF腦甲基化數(shù)據(jù)庫(kù)(http://genome.ucsc.edu)， LHX8的這個(gè)獨(dú)特的峰包含一個(gè)高H3K4Me3修飾區(qū)域，以及一個(gè)預(yù)測(cè)的PRX2結(jié)合位點(diǎn)。與ZNF503相關(guān)的兩個(gè)峰均包含預(yù)測(cè)的MEIS1靶motif, MEIS1是LGE80的標(biāo)記物。這些結(jié)果提示了LHX8在MGE中的表達(dá)和ZNF503在LGE中的表達(dá)的潛在調(diào)控機(jī)制。

然后，作者使用Tu實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的方法將遠(yuǎn)端順式調(diào)控元件連接到單個(gè)基因，從而生成基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(GRN)，以識(shí)別候選轉(zhuǎn)錄因子(TFs)和調(diào)控因子。在捕獲的所有調(diào)控對(duì)中，作者選擇了那些都在Cytoscape88顯示的標(biāo)記列表中的上游tf和下游基因(圖5d)。每一組細(xì)胞都顯示出其特定的和共享的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。例如，除了眾所周知的轉(zhuǎn)錄因子NKX2-1和LHX6, MGE還與CGE共享ARX和MEF2C，而NR2F2和NFIB則專門(mén)調(diào)控CGE的發(fā)育。LGE似乎有一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，主要由ISL1、FOXP1和ZFHX4組成(圖5d)。作者基于蛋白-蛋白相互作用(PPI)從三個(gè)GE亞區(qū)中提取hub基因，得到了類似的結(jié)果(圖5e)。

接下來(lái)，作者試圖尋找可能在GE發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用的未知基因。microRNA9-1的宿主基因MIR9-1HG(又名C1orf61)在作者的研究中脫穎而出。它參與了祖細(xì)胞和MGE的發(fā)育(圖5d)。作者通過(guò)尋找MIR9-1HG的潛在上游基因，以了解其調(diào)控機(jī)制。結(jié)合MIR9-1HG周?chē)_(kāi)放的染色質(zhì)峰和TFs的潛在結(jié)合基序，作者從8個(gè)候選TFs中選擇了3個(gè)TFs, MAZ, TCF4和ASCL1(圖5f)。有報(bào)道稱MAZ是一種轉(zhuǎn)錄激活因子結(jié)合蛋白89，這表明MAZ支持MIR9-1HG的表達(dá)。TCF4是一個(gè)參與神經(jīng)分化起始的TF 90,91，其結(jié)合基序被映射到MIR9-1HG轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)周?chē)拈_(kāi)放染色質(zhì)峰(圖5)。不同細(xì)胞類型的基因表達(dá)水平之間的相關(guān)性分析顯示，在作者的數(shù)據(jù)中，在所有類型的細(xì)胞中，TCF4和MIR9-1HG之間均呈顯著正相關(guān)(圖5g)。這表明MIR9-1HG的表達(dá)受到TCF4的正調(diào)控。接下來(lái)，作者發(fā)現(xiàn)ASCL1結(jié)合基序位于MIR9-1HG下游的開(kāi)放染色質(zhì)峰，尤其是在祖細(xì)胞簇中(圖5h)。在前體細(xì)胞中，ASCL1與MIR9-1HG呈顯著負(fù)相關(guān)，而在MGE和LGE中，ASCL1與MIR9-1HG呈正相關(guān)(圖5g)。作者假設(shè)ASCL1可能抑制MIR9-1HG在祖細(xì)胞中的表達(dá)，而不是在MGE中。作者進(jìn)一步檢測(cè)了MIR9-1HG潛在的下游基因。由于MIR9-1HG是一個(gè)lncRNA, microRNA9-1可以從其剪接或生成，作者在三個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索hsa-mir-9-1的靶基因，TargetScanVert, miRDB和TargetMiner。在所有數(shù)據(jù)庫(kù)中，共有4個(gè)基因同時(shí)受到hsa-mir-9-1-3p和5p的調(diào)控。其中兩個(gè)先前被描述為L(zhǎng)GE特異性tf, ZFHX4和ID4。這兩個(gè)基因的表達(dá)水平在MGE和LGE中均與MIR9-1HG呈顯著負(fù)相關(guān)(圖5g)。在MGE中，MIR9-1HG高表達(dá)，而ZFHX4和ID4幾乎不表達(dá)，而在LGE中基因表達(dá)模式相反。綜上所述，這些結(jié)果提出了一個(gè)新的MIR9-1HG受ASCL1和TCF4調(diào)控的調(diào)控通路。mir-9- 1hg編碼的hsa-mir-9-1可抑制ZFHX4和ID4的表達(dá)。這可能解釋了在人類早期大腦發(fā)育過(guò)程中，MGE和LGE的不同命運(yùn)是如何決定的。

圖5 MGE和LGE的scATAC-seq分析和調(diào)控異質(zhì)性

結(jié)論：

該研究證明了人類和食蟹猴在GEs中細(xì)胞多樣性和譜系特征的高度保守。研究者發(fā)現(xiàn)了人類和小鼠GE祖細(xì)胞之間的一些DEGs，并發(fā)現(xiàn)了靈長(zhǎng)類GE中存在的oRGs。此外，該研究驗(yàn)證了基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在發(fā)育中的靈長(zhǎng)類GE中的保守性，并探索了涉及不同GE區(qū)域的細(xì)胞遷移和命運(yùn)決定的新機(jī)制。

參考文獻(xiàn)：

Zhao, Z., Zhang, D., Yang, F. et al. Evolutionarily conservative and non-conservative regulatory networks during primate interneuron development revealed by single-cell RNA and ATAC sequencing. Cell Res 32, 425–436 (2022). https://doi.org/10.1038/s41422-022-00635-9