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Cell 子刊：CHD8单倍不足影响兴奋性和抑制性神经元发育轨迹( 二 )

基因 神经元 核糖核酸



图四：携带CHD8突变的脑器官类细胞增殖增加并持续
4. 携带CHD8突变的脑器官类细胞增殖增加并持续
考虑到CHD8的功能和在CHD8突变类器官中观察到的表型 ， 研究人员对10日龄的脑类器官进行了转录分析 ， 结果发现这是细胞增殖的丰富阶段 ， 且标志着CHD8+/+和CHD8+/-首次分离 。
为了评估体积增大和神经发生延迟是否是由于神经前体细胞增殖不平衡导致 ， 研究人员利用免疫组化和基于深度学习的免疫标记细胞半自动计数 ， 对不同类型的细胞进行定量分析发现 ， 在CHD8+/-样本中EDU-和KI67-阳性细胞明显多于对照组 ， 结果表明 ， 在第10天 ， 并持续到第20天 ， CHD8突变与增殖细胞数量的增加有关 。

图五：CHD8单倍不足导致细胞自主缺陷
5. CHD8单倍不足导致细胞自主缺陷
为了了解CHD8单倍不足的影响是否是细胞自主的 ， 研究人员采用对照组CHD8+/+、GFP-CHD8突变体(CHD8+/-；GFP)、CHD8Mix(CHD8+/+/CHD8+/-；GFP) ， 并对其中的EGFP阳性或阴性祖细胞(SOX2阳性)和神经细胞(NeuN阳性)进行计数 。
结果表明CHD8Mix在第60天时具有细胞自主表型 ， 且CHD8+/+组Sox2+/GFP+细胞比例高于Sox2+/GFP- ， 而CHD8突变神经细胞的比例低于野生型细胞 。 这表明杂合CHD8LoF突变会导致人脑器官中神经前体细胞自主持续增殖 。

图六：CHD8突变型脑器官细胞类型特异性基因表达缺陷
6. CHD8突变型脑类器官细胞类型特异性基因表达缺陷
根据与ASD基因在人类新皮质特定发育阶段的功能收敛 ， 以及在人类胎中期大脑中CHD8靶点周围的共表达网络 ， 研究人员观察到ASD相关顶级基因在DEG中显著富集 。 GO分析显示 ， 上调的基因在与细胞周期调节、RNA剪接和转录调节相关的术语上富集 ， 下调的基因则在神经元分化和脑发育相关的术语富集 。
在下调和上调的基因中 ， 分别有28%和47%被报告为CHD8结合 ， 这表明CHD8单倍不足的直接影响 。 且对下调基因的GO-term富集显示 ， 间接靶标富含神经发生调控 ， 直接靶标富含染色质修饰物和转录调节因子 。 这表明 ， 在祖细胞中 ， CHD8直接作用于基因调控 ， 间接作用于神经发生 。
随后 ， 研究人员对比与大头畸形相关的突变体与对照品系 ， 交叉验证批量和单细胞RNA序列 ， 将分析扩展到单细胞水平 ， 发现第10天上调和下调的基因在第20天映射到不同细胞簇的DEG上 ， 前者在放射状胶质细胞循环富集 ， 而后者则在分化过程中进一步聚集 。 研究人员进一步对特定细胞类型中异常表达的基因的功能进行注释 ， 并进行GO富集分析 。
发现第20天 ， 在放射状胶质细胞簇中排名前20位的DEG中 ， ZEB2（在皮质扩张中发挥作用）显著低于对照组 ， 染色质免疫沉淀测序（ChIP seq）与此结果一致 。 ZEB2编码一种转录因子 ， 促进神经上皮分化为放射状胶质细胞 ， 从而确定增殖细胞的初始数量 ， 从而控制皮质组织扩张 。 ZEB2可能是CHD8单倍功能不足对神经干细胞增殖动力学影响的潜在介体 。
总 结
CHD8单倍不足通过促进抑制性神经元的加速生成和兴奋性神经元的延迟产生而扰乱神经发育轨迹 ， 并对放射状胶质细胞的增殖产生时间受限的细胞类型特异性影响 。
参考文献
Villa CE Cheroni C Dotter CP López-Tóbon A Oliveira B Sacco R Yahya A? Morandell J Gabriele M Tavakoli MR Lyudchik J Sommer C Gabitto M Danzl JG Testa G Novarino G. CHD8 haploinsufficiency links autism to transient alterations in excitatory and inhibitory trajectories. Cell Rep. 2022 Apr 5;39(1):110615. doi: 10.1016/j.celrep.2022.110615. PMID: 35385734.
编译作者：zouki（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）

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