摘要：研究人员在年轻大脑中发现了一种独特的干细胞，能够成熟为多种细胞类型，可能解释了自闭症和胶质母细胞瘤的起源。这些干细胞显示出调控早期大脑发育的基因表达模式，当这些模式被破坏时，可能导致神经系统疾病。

该研究提供了详细的基因表达图谱，将自闭症相关基因与大脑发育过程中活跃的未成熟神经元联系起来。这一发现为靶向胶质母细胞瘤的起源和更好地理解自闭症的发育根源开辟了新途径。

关键发现

• 干细胞发现：一种能够成熟为三种脑细胞类型的干细胞可能驱动胶质母细胞瘤的生长。

• 自闭症洞察：自闭症相关基因在大脑发育的关键阶段活跃，可能影响神经元生长。

• 创新图谱：全面的脑细胞基因表达图谱揭示了发育与疾病之间的联系。

研究背景

加州大学旧金山分校（UCSF）的科学家在年轻大脑中发现了一种能够形成肿瘤细胞的干细胞。这一突破性发现可能解释了成年脑细胞如何利用发育过程引发致命脑癌（如胶质母细胞瘤）的爆发性生长。

研究团队在对人类大脑细胞进行广泛基因组调查时取得了这一发现，相关成果于1月8日发表在《自然》杂志上。

研究意义

“许多脑部疾病始于不同的发育阶段，但直到现在我们还没有一个全面的路线图来理解健康的大脑发育。”UCSF神经学教授、论文共同通讯作者Arnold Kriegstein博士表示，“我们的图谱突出了人类大脑生长背后的遗传程序，这些程序在特定形式的脑功能障碍中会出现问题。”

该研究测量了从捐赠的脑样本中提取的细胞的基因表达。研究人员追踪了每个细胞的原始位置，以帮助解释大脑如何建立连接。

除了发现可能解释成年胶质母细胞瘤遗传学的早期干细胞外，数据还包含了自闭症起源的线索。研究人员已将数据作为资源公开发布，供领域内用于理解其他多种脑部疾病。

研究方法

研究团队由共同第一作者Cheng Wang博士和共同通讯作者Jingjing Li博士领导，他们通过与NIH的NeuroBioBank和UCSF附属医院合作，获取了27名从婴儿期到青春期个体的脑样本。这些样本被送往UCSF，并对数千个单个细胞的基因表达进行了分析。

基因表达是指DNA如何被复制成RNA（短寿命的遗传信息），然后用于构建蛋白质。通过测量RNA，研究人员可以窥探这些细胞的行为。

“RNA降解很快，需要非常纯净的组织才能获得可用的数据。”Kriegstein表示，“Li及其同事在这类组织上进行如此高分辨率的基因组测试是一个巨大的进步，我们感谢社区通过捐赠这些珍贵组织支持这项关键研究。”

研究发现

1. 自闭症风险基因在发育中的大脑中出现
   自闭症并非由单一基因突变引起，而是由多种基因突变的组合导致。研究人员发现，许多与自闭症相关的基因在未成熟神经元中很早就被激活，远早于任何症状的出现。这些基因的突变可能会干扰年轻大脑的生长，从而导致自闭症。

2. 早期大脑生长程序可能被成年后的肿瘤生长利用
   研究人员在分析数据时发现了一组似乎准备进行异常活动的干细胞。这些未成熟细胞开始表达通常在三种成熟细胞类型中发现的基因。这种能力可能使其在成年后产生胶质母细胞瘤，这种肿瘤包含三种相似的细胞类型。

未来方向

研究人员表示，这一发现验证了一个广泛持有的理论，即肿瘤在成年期劫持遗传生长程序以实现失控生长。这可能为治疗胶质母细胞瘤提供新的切入点：靶向“癌症干细胞”。

“通过理解一种干细胞在发育中的大脑中产生三种细胞类型的背景，我们可能能够在癌症中重新出现这种生长时中断它。”Wang表示。

作者与资助

除了Wang、Li和Kriegstein外，其他UCSF作者包括Juan A. Moriano博士、Songcang Chen博士等。该研究部分由NIH资助（U01MH114825、R35NS097305等）。Kriegstein是Neurona Therapeutics的联合创始人、顾问和董事。其他资助信息详见论文。

关于这项遗传学、脑癌和自闭症研究

• 作者：Levi Gadye

• 来源：UCSF

• 联系人：Levi Gadye – UCSF

• 原始研究：开放获取。“Molecular and cellular dynamics of the developing human neocortex” by Arnold Kriegstein et al. Nature