自分化于黑猩猩和其他類人猿以來，人類的大腦經歷了實質性的變化。然而，這種差異背后的遺傳和發育程序還沒有完全被理解。本研究中，基于單細胞轉錄學和可獲得的染色質剖析分析了干細胞衍生的大腦器官，以探究人類特有的基因調控變化。研究者首先分析了細胞組成并重建了人腦類器官發育的整個過程中的分化軌跡，從多能性到神經外胚層和神經上皮階段，然后在背側和腹側前腦、中腦和后腦區域內分化為神經元。來自不同iPSC品系的類器官的腦區組成不同，但區域基因表達模式在個體之間仍然很大程度上的可重復性。研究者分析了黑猩猩和獼猴的大腦器官，發現相對于這兩種靈長類動物，人類神經元的發育速度較慢。利用分化路徑的偽時間分析，研究者發現人類特異的基因表達在皮層中沿著祖細胞到神經元的譜系分解為不同的細胞狀態。染色質可及性在大腦皮層發育過程中是動態變化的，并且發現人類和黑猩猩之間可及性的差異與人類特異性基因表達和遺傳變化相關。最后，研究者利用單核RNA測序分析繪制了成人前額葉皮質中人類特有的基因表達，并確定了持續到成年的發育差異，以及僅發生在成人大腦中的細胞狀態的特異性變化。研究數據提供了猩猩科類前腦發育的時間細胞圖譜，并闡明了人類特有的動態基因調控特征。文中重要圖片說明
圖1 | 從多能性重建人腦類器官分化。
圖2 | 比較人類和黑猩猩的器官揭示了大腦皮質發育的人類特異性特征。
圖3 | 單細胞基因測序（scATAC-seq）揭示了皮質發育和進化過程中染色質可及性的動態。
圖4 | 與器官相比，成人皮質單核RNA測序（snRNA-seq）揭示了共同的和不同的基因表達變化模式。
