İnsan nöronları postmitotik və uzun ömürlüdür və dəqiq genomik tənzimlənməyə ehtiyac duyur. Normal nevronal funksiya çox doza həssasdır, bir sıra nevrodevlopment və neuropsixiatriya xəstəlikləri ilə əlaqəli olan nüsxə nömrəli variantlar (CNV) və heteroziqotik nöqtə mutasiyaları var1,2,3,4. Burada normal nevronal genetik mənzərəni formalaşdıran dinamik prosesləri anlamaq üçün tək nöronda meydana gələn somatik CNV-ləri araşdırdıq. Ümumilikdə, insan beyni ölümündən sonra, foetusdan doğuşdan sonra həyata qədər 2357 nöron seqenziyalandırmışıq. İki tək hüceyrəlik bütün genom sekvensiyalaşdırma yanaşmalarıTn5-transposaz əsaslı amplifikasiya (1,526 nöron, 16 fərd) və primar şablon amplifikasiyası5 (831 nöron, 12 fərd) göstərdi ki, prenatal kortikal nöronların orta hesabla 25,9%-i [12.746%] yüksək aberrant genomlara malikdir, yəni çox kromozomları əhatə edən geniş yayılmış CNV-lər. Bu nisbət iki tək hüceyrəli bütün genom sekvensiyalaşdırma yanaşması üzrə doğulduqdan sonra təxminən 4,5 dəfə azalıb (Fisher meta-analizinin P = 3.5 × 10−6). CNV-lər geniş yayılmış nevronlar əsasən perinatal şəkildə aradan qaldırılmış və təxminən planlaşdırılmış hüceyrə ölümü dövrləri ilə paralel vaxtda 6 vaxtda aradan qaldırılmışdır, daha kiçik CNV yükləri olan neuronlar isə doğuşdan sonrakı yaşla birlikdə tez-tez yavaş azalır. Sağ qalan nevronlarda CNV-lər doza həssas genlər və nevroloqrafik inkişaf pozğunluqlarında iştirak edən genlər üçün tükənmişdir (hipergeometriyalı test P < 0,05), bu da bu CNV-lər ilə neuronların selektiv aradan qaldırılmasını təklif edir. Transpozasa əlverişli xromatin (snATAC) və tək nüvəli RNA sekvensiyası (snRNA-seq) üçün tək nüvə testi ilə 44.861 nüvə analizi CNV yükləri yüksək olan nöronların anormal sinaptik gen ifadəsi göstərdiyini göstərdi və bu da anormal sinaptik genlərin tənzimlənməsinin neyronların aradan qaldırılmasına töhfə verdiyini göstərir. Mədəniyyət pozğunluğu olan nöronal genomların aradan qaldırılması nöron inkişaf xəstəliyi zamanı həssas ola biləcək vacib inkişaf genomu keyfiyyət nəzarəti prosesini təmsil edə bilər və insan nöron inkişafı zamanı seçimi təmizləməyi təklif edir.
Xromosom miqyaslı CNV-lər qruplaşmadan sonrakı inkişafda çox yaygındır, embrionların 73%-də bəzi hüceyrələrdə böyük xromosomal aneuploidinin müşahidə edilməsi 7,8,9 sayılır. Eyni şəkildə, insan sinirli ata hüceyrələrində (NPC) ata hüceyrələrinin 30% -nə qədər iştirak edən geniş mozaik aneploidiyası müşahidə olunur10. Yetkin nevronlarda aneploidinin dərəcələri mübahisəli olub, bəzi məlumatlarda geniş yayılmış aneploidinin11- i, digər məlumatlarda nadir aneploidinin12,13,14,15,16 və ya tez- tez, əsasən subkromozomal CNVs14,17,18- i olduğu bildirilir. Bu fərqlər metodikada və texnikaların həssaslığındakı fərqlərdən irəli gəlir və bu səbəbdən inkişafın erkən dövründə müşahidə olunan yüksək aneuploidinin beyində böyük yaşda saxlanılmasının qeyri-müəyyənliyi ortaya çıxır.
Nüronların genetik dəyişikliyi nəzərə alınaraq, nüsxə nömrəsini nəzarət etmək beyndə xüsusilə vacibdir. Avtizm, şizofreniya, epilepsiya, intellektual əlillik və digər neyropsixiatriya xəstəlikləri ümumiyyətlə xromosomal və ya subxromosomal CNV-lər, eləcə də beynin funksiyaları üçün vacib olan 1000-dən çox gendə heterozygoz funksiyanın itirilməsi nöqtəsinin mutasiyaları ilə baş verir1,2. Bu genlərin bir çoxu sinapsın struktur proteinlərini və ya sinaptik plastikliyin tənzimləyicilərini kodlaşdırır və bu şərtlərin əsasında olan nöronal plastikliyin əsas aspektlərinin gen dozasına çox həssas olduğunu göstərir19,20,21.
Bir sıra hüceyrə dövrü yoxlama nöqtələri genomik anormallıqların qarşısını almaq və ya onları saxlayan hüceyrələri aradan qaldırmaq üçün ata-babaları tənzimləsə də6,11,22 neuronlar kimi qeyri-ciklik hüceyrələrində gen dozasını idarə etmək üçün belə yolların olub-olmaması aydın deyil. Bir fərziyyə genetik olaraq dəyişən nöronların proqramlaşdırılmış hüceyrə ölümü6,23-cü yolu ilə aradan qaldırıldığını göstərir, bu da insan serebral korteksində inkişaf zamanı nöronların 20% -dən 50% -ə qədərini aradan qaldırır. Bütün araşdırılan məməli növlərində apoptozun ən çox yayılmış dalğası perinatal dövrdə 30%-ə qədər nöronların aradan qaldırılmasını təmin edir25, sonra da sinaps əmələ gəlməsi və kəsilməsi ilə əlaqəli nöron dairələrinin qurulması ilə üst-üstə düşən postnatal nöronların davamlı aradan qaldırılması6,26-u. Sinaps əmələ gəlməsinin bir əsrdən çoxdur neyronların sağ qalmalarının tənzimlənməsində rolları təsvir olunsa da28,29 geniş yayılmış neyron itkilərinin mexanizmləri və əhəmiyyəti aydın deyil, çünki ölən neyronlar sinir qurtumu boyunca dağılmağa meyllidir, neyron hüceyrə tipli, laminar yerləşmə və ya topografik əlaqə nümunələri ilə aydın əlaqələr olmadan6,26,30
Bir hüceyrəlik bütün genom sekvensiyası (scWGS) istifadə edərək, biz neuronların inkişafı və qocalma zamanı postmitotik nevronlarda CNV-ləri müqayisə etdik. Təhlilimizdə körpə nevronlarında xromosomlar arasında geniş yayılmış CNV-lər göstərilmişdir. Sonra doğuş zamanı çox qüsurlu genomlara malik əksər nevronların çıxarılması müşahidə edilir. Biz həmçinin doğumdan sonra yaşlanma dövründə yaranan qüsurlu hüceyrələrin yavaş şəkildə aradan qaldırılması ilə bağlı əvvəlki tapıntıları təsdiqlədik17. Verdiyimiz məlumatlar, həmçinin göstərir ki, bu genom keyfiyyətinin nəzarəti mexanizminin xəstəliklərə aid genlər də daxil olmaqla sinapsların inkişafı üçün vacib olan gen yolları ilə əlaqələndirilir. Bu tapıntılar sinaptogenesin nöronlarda genomu keyfiyyətini idarə etməkdə əsas rol oynaya biləcəyini göstərir. Bu proses beynimizin normal inkişafına mane olan ətraf mühit və ya genetik qüsurlara görə həssasdır.
İnsanın doğuşdan əvvəlki beyinindəki CNV-lərin profilyasını öyrənmək üçün, ilk olaraq, (1) 14-25 hamiləlik həftələrindəki doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz doqquz do 1a və əlavə cədvəl 1). Postmitot pre-natal beyin kortikal nöronlarının saf bir populyasiyasını əldə etmək üçün insan pre-natal kortikal plakasını kriyo-dizeqasiya etdik (Fig. 1b) sonra tək bir nöronal nüvələrin təcrid edilməsi üçün axın sitometriyası (Məhdudlaşdırılmış məlumatlar Fig.
Xülasə — davamını mənbədə oxuyun.
