人工大腦揭示自閉癥譜系障礙的遺傳起源

一種新的科學(xué)技術(shù)使用腦類器官– 在實驗室中生長的迷你人造大腦 –揭示了隱藏在我們大腦中的自閉癥譜系障礙（ASD）的遺傳起源。

Called SELECT（代表CRISPR-人類類器官-單細(xì)胞RNA測序），該技術(shù)結(jié)合了復(fù)雜的遺傳學(xué)和定量生物信息學(xué)，以研究已知具有高風(fēng)險的基因突變孤獨癥，以及這些突變?nèi)绾螌?dǎo)致胎兒大腦中的特定細(xì)胞變化。

由于微小體外大腦中的每個細(xì)胞（最多）只攜帶一個特定高風(fēng)險基因的突變，因此可以同時分析不同突變的影響，同時相關(guān)細(xì)胞在生長過程中分裂和倍增。類器官.

研究人員，這揭示了一次實驗中多個突變的后果，大大縮短了分析所需的時間。說.

“通過這種高通量方法，我們可以系統(tǒng)地滅活一系列致病基因。隨著攜帶這些突變的類器官生長，我們分析了每個突變對每種細(xì)胞類型發(fā)育的影響。說來自奧地利分子生物技術(shù)研究所（IMBA）的分子和細(xì)胞藥理學(xué)家Chong Li，是開發(fā)該技術(shù)的研究小組之一。

專注于36種已知的高風(fēng)險自閉癥基因，研究人員發(fā)現(xiàn)，雖然這些基因具有許多共同的分子機(jī)制，但這些機(jī)制對不同細(xì)胞類型的影響可能明顯不同 - 使某些細(xì)胞類型容易受到胎兒大腦中自閉癥相關(guān)突變的影響。

神經(jīng)祖細(xì)胞 - 產(chǎn)生神經(jīng)元的創(chuàng)始細(xì)胞，我們大腦中的神經(jīng)細(xì)胞 - 特別容易受到突變的影響，李解釋，強(qiáng)調(diào)這些細(xì)胞類型作為未來研究的候選者。

我們奇怪皺紋的大腦的發(fā)育是一個極其復(fù)雜的過程，但正是這種復(fù)雜性為大腦發(fā)育提供了如此多的出錯機(jī)會。

直到最近，科學(xué)家們還依靠尸檢組織、腦部掃描和動物模型來了解大腦的內(nèi)部運作（畢竟，沒有人希望他們的腦組織在活著的時候被戳、戳，甚至可能被解剖，是嗎？）。

類器官預(yù)示著一個新時代的到來。

雖然人造大腦的斑點可能聽起來像弗蘭肯斯坦的怪物，但源自干細(xì)胞并且在培養(yǎng)皿上生長不超過 4 毫米（0.15 英寸），通常認(rèn)為它們大腦發(fā)育特定方面的模型而不是大腦本身的模型。

“研究[神經(jīng)發(fā)育障礙]的遺傳病因可以增強(qiáng)我們對疾病機(jī)制的理解，但它通常需要進(jìn)入人類大腦的發(fā)育過程。大腦類器官概括了早期大腦發(fā)育，并產(chǎn)生體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的多種細(xì)胞類型，“該團(tuán)隊寫在他們的論文中。

雖然類器官包含構(gòu)成我們大腦的幾種組織類型，但它們的模型缺乏一些常見的腦組織，如小膠質(zhì)細(xì)胞，因此仍然是一個不完整的模型，因此這些仍然需要測試，研究小組警告說。

這項新技術(shù)將給基因篩查帶來重大變化，并且由于類器官技術(shù)可以應(yīng)用于許多不同的人體組織，該團(tuán)隊相信它將迅速推進(jìn)我們對遺傳疾病的掌握。

“以系統(tǒng)，可擴(kuò)展和有效的方式確定細(xì)胞類型對遺傳性疾病的特異性貢獻(xiàn)的能力將大大增強(qiáng)我們對疾病機(jī)制的理解，”他們寫.

“由于SELECT系統(tǒng)提供了一種強(qiáng)大，精確控制的篩選策略，我們預(yù)計它將廣泛應(yīng)用于大腦類器官之外，以研究疾病相關(guān)基因。

有了這個，人類大腦的秘密比以往任何時候都更接近于被理解。

這項研究發(fā)表于自然界.

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