综述
脑损伤修复
保护与再生
大脑新皮层投射神经元正常发育及其功能异常相关的转录调控机制
广州大学唐珂教授研究组
广州大学精准基因编辑工程中心唐珂研究组在《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）2024年2期发表了题为“Transcriptional regulation in the development and dysfunction of neocortical projection neurons”的综述，系统总结了小鼠和人大脑新皮层投射神经元由内向外（inside-out）的发生模型，概述了决定大脑新皮层投射神经元命运多样性的转录调控机制研究进展，以及重要转录因子基因突变导致皮层投射神经元发育异常，进而引起中枢神经系统疾病的神经病理的最新进展。
哺乳动物大脑新皮层负责感觉信息整合、运动协调和高级认知等重要功能。新皮层主要包含两大类神经元：谷氨酸能兴奋性投射神经元和γ-氨基丁酸能抑制性中间神经元。其中，谷氨酸能投射神经元生成精密的兴奋性神经环路参与皮层不同区域之间，以及皮层同其它脑区和脊髓之间的信息传递与整合。皮层投射神经元的正常发育是维持大脑皮层功能的基础；然而，投射神经元及其相关兴奋性神经环路发育或功能异常导致神经系统疾病，如智力障碍（intellectual disability, ID）、孤独症谱系障碍（autism spectrum disorders, ASDs）、焦虑（anxiety）和抑郁（depression）等的普通神经病理机制尚不清楚。
在文章中，他们首先描述了，根据解剖学上的轴突投射特征，皮层投射神经元分为连合投射神经元（Commissural projection neuron）和离皮层投射神经元（Corticofugal projection neurons）。绝大部分连合投射神经元是胼胝体投射神经元（Callosal projection neurons, CPN），胼胝体投射神经元的胞体主要位于皮层的第II/III层，它们的轴突通过胼胝体投射进入对侧皮层。离皮层投射神经元包括位于第V层的皮层下投射神经元（Subcerebral projection neuron, SCPN）和第VI层的皮层丘脑投射神经元（Corticothalamic projection neurons, CThPN）。其次，总结了从神经干细胞（Radial glial cells, RGC）在皮层产生神经元的直接或间接模式，以及最深层的皮层第VI层神经元最早分化，接着第V层、第IV层、第III层和第II层神经元依次产生的“由内向外”（inside-out）模型。多种胞内因子和胞外信号参与调控皮层投射神经元多样性的建立。紧接着，他们聚焦内在的转录调控机制，概括了Pax6、Tbr2、 Tbr1、Fezf2、Ctip2、Ctip1、Sox5、COUP-TFI、Satb2等重要转录因子基因不仅在从神经干细胞到成熟皮层投射神经元的发育过程中表现出各自特有的动态时空表达模式；而且，还分别在神经干细胞、中间神经前体细胞、分化中的神经元、或成熟的神经元等不同发育阶段发挥重要的特殊功能，保证相关类型皮层投射神经元的特化与分化。最后，汇总了基因突变相关的临床观察和小鼠动物模型研究的最新进展：PAX6、TBR2、TBR1、CTIP2、CTIP1、SOX5、COUP-TFI、SATB2等基因突变导致新皮层投射神经元发育与功能异常，是引起神经系统发育相关疾病，如智力障碍和孤独症谱系障碍等较普遍的神经病理机制。此外，综述也展望了未来皮层投射神经元发育研究方向和未解决的科学问题。
团队介绍
广州大学唐珂教授为该综述通讯作者，广州大学生命科学学院/精准基因编辑工程中心研究生王宁鑫和万蓉为该论文共同第一作者。该项工作得到了来自广东省和广州大学的经费支持。
第一作者：王宁鑫
第二作者：万蓉
兼通讯作者：唐珂
文章在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2024年2期发表。
扫描二维码或复制链接
阅读原文
https://www.sjzsyj.com.cn/CN/10.4103/1673-5374.379039
引用本文：Wang N, Wan R, Tang K (2024) Transcriptional regulation in the development and dysfunction of neocortical projection neurons. Neural Regen Res 19(2):246-254.
