表觀遺傳屏障決定了人類神經元成熟的時間，胎牛血清助力科研

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與大多數其他物種相比，人類大腦的發(fā)育速度要慢得多。皮層神經元的成熟尤為緩慢，需要數月至數年才能發(fā)育成成人的功能。值得注意的是，人類多能干細胞(hPSCs)衍生的皮質神經元在體外分化或移植到小鼠大腦時，這種延遲的時間保持不變。這些發(fā)現表明，存在一種細胞內在的時鐘來設定神經元成熟的速度，盡管這種時鐘的分子性質尚不清楚。

近日，發(fā)表在《Nature》上，標題為：“An epigenetic barrier sets the timing of human neuronal maturation"的文章中，科研人員確定了一種表觀遺傳發(fā)育程序，設置了人類神經元成熟的時間。

首先，科研人員開發(fā)了一種基于hpsc的方法來同步體外皮層神經元的誕生，這使科研人員能夠定義形態(tài)學，功能和分子成熟的圖譜。科研人員觀察到成熟程序的緩慢展開，受到特定表觀遺傳因素保留的限制。皮質神經元中這些因素的功能喪失會導致早熟。在祖細胞階段對EZH2、EHMT1和EHMT2或DOT1L的短暫抑制，會使新生神經元在分化后迅速獲得成熟的特性。將hpsc來源的皮質神經元移植到快速成熟的小鼠新皮層中，9個月后形成成人樣的形態(tài)、連通性和樹突脊柱功能，而小鼠psc來源的皮質神經元則需要4周。此外，將人類皮質神經元移植到小鼠中風模型中，或將人類多巴胺能神經元移植到帕金森病大鼠模型中，需要5個多月才能誘導功能恢復。因此，移植的人類神經元遵循特定物種的成熟時間，而不是采用宿主物種的速度。如此長的成熟時間對研究涉及出生后神經網絡功能改變的神經系統(tǒng)疾病提出了重大挑戰(zhàn)。因此，了解驅動成熟時間的機制對于充分發(fā)揮hPSC技術在模擬和治療腦部疾病方面的潛力十分重要。

該項研究結果表明，通過在祖細胞中建立表觀遺傳屏障，人類神經元成熟的速度在神經發(fā)生之前就已經確定了。從機制上講，這一屏障將轉錄成熟程序保持在一種平衡狀態(tài)，并逐漸釋放，以確保延長人類皮層神經元成熟的時間。