特异调控灵长类大脑发育的新机制揭示

• 2022-03-06 15:02:52 来源：科技日报

科技日报记者 赵汉斌

记者6日从昆明理工大学灵长类转化研究院获悉，该院李天晴教授、牛昱宇教授和季维智院士领衔的研究团队，在《科学·进展》杂志上以长文形式发表论文，首次发现灵长类大脑发育的过程中存在第三类基因BRN2。此项研究为灵长类的大脑发育提供了一种新的理论机制。

在大脑发育过程中，灵长类和啮齿类的基因数目相近，然而，灵长类却具有高度进化和扩张的大脑。灵长类大脑在发育过程中如何在不增加基因数目的前提下实现进化性扩张是脑科学研究中的关键问题之一。由于存在一些序列高度保守的基因在啮齿类和灵长类上具有不同的功能，从而无法通过啮齿类动物研究发现，使其该基因的发现变得极为困难。而此类基因的揭示，不仅能促进人们对灵长类大脑特有发育机制的理解，还能为神经系统各种疾病的治疗提供重要的理论基础。

BRN2调控灵长类胎儿大脑发育机制示意图。  昆明理工大学灵长类转化研究院供图

在小鼠中，BRN2表达于胎儿的神经前体细胞和皮层神经元中，基因的敲除并不影响小鼠大脑的神经发育，小鼠能健康出生。研究人员发现，该基因特异地表达在食蟹猴胎儿早期腹侧端脑的神经前体细胞，明显早于小鼠上的表达。通过对不同发育阶段猴胎儿脑的分析显示，该基因的表达与猴侧脑室神经干细胞的增值和扩张紧密相关。通过对基因敲除猴的研究，研究人员发现该基因缺乏将导致神经前体细胞提前分化为中间神经元，引起中间神经元的发育异常。

同时，BRN2也是第一个鉴定的对灵长类中间神经元起到特异调控的转录因子。利用人多能干细胞分化产生的脑类器官，研究人员验证了该基因的功能在人类神经前体细胞中与猴子神经前体细胞具有高度的保守性。分子机制也揭示其直接调控其他基因影响灵长类的神经发育。

研究发现，该基因在灵长类和小鼠大脑上具有明显的功能差异，揭示了灵长类大脑发育进化过程中，存在第三类保守的基因，由于表达的时空差异性，在灵长类大脑发育过程中产生了新的功能。此项研究，也提示利用灵长类动物开展灵长类脑发育的重要性。

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