Bilmək gücümüzün məntəqəsi olaraq insan neokorteksinin böyük bir heyranlıq var. İnsan neokorteksinin təkamül dövründə genişlənməsi, inkişaf zamanı, xüsusilə də baza radial gliyanın neyral təkamül hüceyrələrinin proliferativ qabiliyyətinin artmasına aiddir. Təkamül əhəmiyyətinə baxmayaraq, insan əsas radial glia biologiyasını idarə edən genomik dəyişikliklər xarakterizə olunmayıb. İnsanlarda fəaliyyətə başlayan cis-reqülator elementləri müəyyən etmək üçün goril, şimpanz və insan beyin orqanoloqlarından izolyasiya edilmiş sinirli ata hüceyrələrinin müqayisə kromatinin və transkripsiya profilidən istifadə edirik. Xüsusilə baza radial glia üzərində diqqət yetirərək, morforeguliasiya gücləndiricisi fəaliyyətinin və gen ifadəsi imzalarının insan baza radial glialarını digər böyük maymunlardan fərqləndirdiyini görürük. İnsan organoidlərindəki morforegulyator genlərin FAM107A və CNGA3-ün funksional təhlili bu genlərin insan baza radial gliyasının morfoloji mürəkkəbliyinə töhfə verdiyini göstərir. Birlikdə, bazal radial glianın növlərarası müqayisəsinin göstərdiyi kimi, insan xüsusi morforegulyator imzalar neokorteksin inkişafını xarakterizə edir.
Söz, özünü-tüşüntmə və uzunmüddətli planlaşdırma1,2 də daxil olmaqla daha yüksək səviyyəli biliş funksiyalarının məntəqəsi olaraq, neokorteks insan olma təcrübəsinin mərkəzindədir. Primatların təkamülündə neokorteks bir sıra əhəmiyyətli dəyişikliklərə uğrayıb3,4, o cümlədən ölçüsündə və nöron sayında ciddi artım, hər ikisi də insanlarda zirvədədir5. Neokortikal nevronlar sinir ata hüceyrələrinin üç əsas sinifindən embrion olaraq yaranır: (i) inkişaf edən kortexin ventrikulyar zonasında bölünən apikal radial glia (aRG), (ii) subventrikulyar zonasında bölünən ventrikulyar kontakt olmayan baza orta atalar (bIP) və (iii) subventrikulyar zonasında bölünən baza (və ya xarici) radial glia (bRG/oRG) və subventrikulyar zonasında da bölünən və neokorteks ölçüsünün təkamülündə dəfələrlə iştirak edən. BRG-nin 6, 7, 8, 9 və proliferativ potensial 10, 11, 12 sayının çoxluğu böyüklərin neokorteksindəki nötron sayının artması və ümumi neokorteksin ölçüsü ilə sıx bağlıdır. BRG funksiyasının əsas amillərində onların morfoloji mürəkkəbliyi12,13, soy münasibətləri12,14,15 və hüceyrə metabolizminin dəyişməsi16-cu amillər var.
İnsanın bRG biologiyasının əsasında olan insan xüsusi genomik dəyişikliklər aydınlaşdırılmalıdır, nəticədə daha yüksək kognitiv funksiyaların əsasını verən mexanizmlərə bənzərsiz məlumatlar vəd edir. BRG-nin çoxuş potensialını və neokorteks ölçüsünü təsir edən insan xüsusi genlərin məhdud sayına təsvir olunsa da3,4,17 böyük maymun növləri xüsusi biologiyasının böyük bir hissəsi cis-reqülator elementləri (CREs) tərəfindən təşkil edilmiş paylaşılan genlərin fərqlənmə tənzimlənməsindən irəli gəlir.18,19,20,21. CRE aktivliyində növlərarası fərqlər, Wnt reseptori FZD822, EPIREGULIN23 və HAR198424-cü böyümə faktoru olan Wnt reseptori üçün göstərildiyi kimi, əlaqəli hədəf genlərinin ifadəsi dəyişə bilər və radial glia biologiyasını təsir edə bilər. Fötun beyin toxumalarının müxtəlif növlərdən edilən epigenomik müqayisələrin nəticəsində insan tərəfindən əldə edilən gücləndiricilər (HGE) adlanan, neokorteks təkamülündə potensial rol oynayan CRE-lər müəyyənləşdirilib25,26. Lakin böyük maymun foetus toxumaları tədqiqat üçün əlçatandır olmadığı üçün, bRG CRE fəaliyyətində həqiqətən insana aid dəyişikliklər aydınlaşdırılmayıb. Böyük maymunlardan istehsal olunan pluripotent kök hüceyrələrində (iPSC) son irəliləyişlər mədəniyyətli sinirli ata hüceyrələrinin və nevronların epigenomik müqayisələrinə imkan verdi27,28. Bu müqayisələr, 2D mədəniyyətlərdə toxuma morfologiyasını yenidən toplamaq imkansızlığı səbəbindən in vivo inkişafının məhdud bir əksini verir. Böyük maymun beyin organoid modelləri, xüsusilə də beyin organoidləri bRG30,31-i ehtiva etdiyi üçün insana aid gücləndiricilərin fəaliyyətinə əlavə məlumat verə bilər29.
Bu işdə 3D organoid modellərindən istifadə edərək, insan BRG-də CRE fəaliyyət nümunələrini müəyyənləşdirməyə başladıq ki, bu da onların geniş proliferativ potensialına, neyron əməliyyatına və nəticədə insan neokorteksinin genişlənməsinə töhfə verəcəkdir. Neyron hüceyrə morfologiyasının, xüsusilə hüceyrə proqnozlarının tənzimlənməsində iştirak edən insana aid bRG imzalarını müəyyən edirik.
İnsanlara aid gen-requlyator imzaları xarakterizə etmək üçün, biz böyük maymun kortikal inkişafı zamanı aRG, bRG, bIP və nevronda xromatin əlçatanlığını və gen ifadəsi tədqiq etdik (Fig. 1a). Biz goril, şimpanz və insan iPSC-lərindən beyin organoidləri (CeOs) 32 istehsal etdik (Fig. 1b), insan fotalarının beyin toxumalarına müqayisə edilə bilən SOX2+ aRG və bRG, EOMES+ bIP və BCL11B+ nöronları ehtiva edir (Şəkil. 1c) və FOXG1 (Təlimat Şəkil. 1a). Lipofil boya DiI- nin CEO- ların səthinə tətbiq edilməsi, əsas proseslərin xarakterik olması ilə bRG- nin mövcudluğunu ortaya çıxardı (Şəkil. 1d və əlavə rəqəm. 1b), daha əvvəl macaq və insan foetus kortexində təsvir edilmiş morfoloji növlər də daxil olmaqla12,13. Bundan əlavə, immunihistoximiya subventrikulyar zonada klassik markerlərlə (SOX2+, EOMES, HOPX+ və bazal proseslə pVIM+) etiketlənmiş bRG-ni müəyyənləşdirdi (Tədarə Şəkil. 1c), CEO-ların BRG-nin öyrənilməsi üçün istifadə edilə biləcəyini təsdiqləyir.
Sonra üç növdən və insan fotaliz qoruğundan alınan CEO-lardan xüsusi hüceyrə populyasiyalarını təcrid etmək məqsədi daşıyırdıq. Bu analizlərin aparılması üçün əsas məsələ inkişaf mərhələsi idi. Biz insan foetus qoruğunun CeO inkişafının və hamiləlik həftələrinin (GW) 8 həftəsini seçdik, çünki bu mərhələlərdə bütün dörd hüceyrə növü də mövcuddur (Şəkil. 1c) Bundan əlavə, bu inkişaf mərhələsində CeO və foetal beynin inkişafı hüceyrə və transkriptomik səviyyədə eyni dərəcədə çox böyük bir oxşarlıq göstərir33,34, bu da onların müqayisə edilməsini dəstəkləyir. Böyük maymunlardan foetus toxumasının məhdud olması inkişaf vaxtının birbaşa növlər arasındakı uyğunlaşmasını çətinləşdirir. Bununla birlikdə, hamiləlik müddəti və uteroda inkişaf mərhələlərinin vaxtlandırılması çox vaxtla əlaqəli
Xülasə — davamını mənbədə oxuyun.
