EBF2在大腦皮層發育過程的作用研究

《EBF2在大腦皮層發育過程的作用研究》是依託清華大學，由沈沁擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：EBF2在大腦皮層發育過程的作用研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：沈沁
• 項目類別：面上項目

項目摘要

大腦皮層的正常發育是人類行為的中心。大腦皮層發育異常是一種較常見出生缺陷，多伴隨於脆性X綜合徵，Down綜合徵，Rett綜合徵等兒童智力發育障礙疾病，往往導致發育遲緩，癲癇，智力障礙等。大腦皮層是由神經幹細胞分化成多種類型神經元有序地形成特定的層次。了解大腦皮層各層次的形成及其細胞發育的時空機制，闡明及其內在分子信號通路，將更有利於研發設計治療疾病的新方法和新技術。Cajal-Retzius (C-R)細胞是最早產生的皮層神經元，其分化和定位直接影響到後繼新生神經元的遷移和定位，以及後期神經幹細胞radial glia形態的維持。本項目將利用多種研究手段，結合轉基因小鼠模型重點研究C-R神經元在皮層發育過程中形成和分化機制，探討Ebf2在其中的作用，以及 EBF2與Foxg1形成的分子調控機制。這項研究將有助於我們更深入地了解大腦皮層神經元的發育機理，為大腦疾病的治療提供理論依據。

結題摘要

大腦皮層發育異常多伴隨於小顱畸形，Rett 綜合徵，自閉症等兒童神經系統發育障礙疾病，往往導致發育遲緩，癲癇，智力障礙等。Cajal-Retzius (CR)細胞是大腦皮層發育過程中最早產生的神經元，而在出生後初期逐漸死亡，是神經發育期特有的一類神經元,對後繼新生神經元的遷移和定位，以及維持 radial glia 的形態有至關重要的作用，但我們目前對調控CR神經元早期發育的分子機制還知之甚少。我們的前期研究發現，從早期小鼠皮層獲取的神經幹細胞和前體細胞只在神經發育早期生成CR神經元，此後失去產生 CR 神經元的能力，在前腦發育中起重要作用的轉錄抑制因子Foxg1可以抑制 CR 細胞的產生。通過慢病毒敲減Foxg1，我們利用生物微晶片比較了受Foxg1影響的基因表達，發現轉錄因子Ebf2的表達在Foxg1敲減後顯著增加，提示我們進一步研究Ebf2在CR神經元發育中的作用。本項目結合多種手段，利用轉基因小鼠深入地探討Ebf2在大腦皮層發育過程中的表達方式，功能和作用機制。通過鑑定Ebf2-EGFP報告基因小鼠，明確了Ebf2可用於定義大腦皮層的CR神經元，其表達在時間跨度上涵蓋了從神經發生起始階段到出生後的整個CR神經元發育過程，為研究CR神經元的發育過程和功能提供了特異性的標記物，也為實時觀察CR神經元的形成和功能提供了有力的研究工具。本項目的研究揭示了大腦皮層神經前體細胞生成CR神經元的時序和譜系模式，闡述了Ebf2在CR神經元形成過程中的作用，發現Ebf2參與Foxg1對CR神經元的抑制作用，探索了Foxg1與Ebf2的相互作用機制，為理解Ebf2在神經發育的功能和Foxg1的作用機制提供了新思路。同時本項目通過細胞分選純化了不同神經發育期的Ebf2陽性細胞（主要是CR神經元）和陰性細胞，利用高通量RNA-seq分析了這兩類細胞全基因組的轉錄圖譜。生物信息學分析顯示Ebf2陽性細胞和陰性細胞的表達圖譜顯著不同，針對Ebf2陽性細胞轉錄組深度分析揭示了從E11到E15的動態變化和新的CR神經元特異性表達的編碼基因和長非編碼RNA，構建了CR神經元形成和分化的動態基因調控網路。這是首次對神經發生初期的CR神經元進行轉錄組分析，是了解調控CR神經元的生成和發育的分子機制的重要依據，有助於尋找與皮層發育畸形相關的分子機制，推動研發治療與腦發育相關的疾病的新方法。