人腦的發(fā)育過程錯綜復(fù)雜，這使得我們很難準確理解它在神經(jīng)發(fā)育障礙（NDD）中是如何受到影響的。盡管我們在利用新的單細胞和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)描繪神經(jīng)發(fā)育軌跡，以及通過全外顯子組測序和全基因組關(guān)聯(lián)研究揭示某些遺傳變異與NDD風(fēng)險之間的關(guān)聯(lián)方面取得了進展，但對于NDD相關(guān)基因如何影響神經(jīng)發(fā)育的具體機制，我們?nèi)匀狈ο到y(tǒng)性的理解。體外模型如源自人類誘導(dǎo)多能干細胞（hiPSC）的腦類器官，提供了一個易于操作的平臺，能夠模擬人類特有的神經(jīng)發(fā)育過程，但是這些研究仍然受到一些限制。

在最新一期《自然》雜志上發(fā)表的兩項研究中，作者進一步擴展了研究工具，以便更深入地了解與自閉癥譜系障礙（ASD）和其他NDD相關(guān)的基因的功能。他們巧妙地將體外hiPSC衍生的腦類器官和組裝體模型與基于CRISPR的基因篩選技術(shù)相結(jié)合。這種方法不僅提高了研究的通量，還加強了實驗的內(nèi)部控制，能夠更系統(tǒng)地研究敲除與ASD和其他NDD相關(guān)基因?qū)ι窠?jīng)發(fā)育的影響。

Li等人深入研究了與轉(zhuǎn)錄調(diào)控緊密相關(guān)的36個高危自閉癥譜系障礙基因，探究它們對祖細胞分化的潛在影響。為了更精確地描繪每個基因的復(fù)雜表型特征，結(jié)合了誘導(dǎo)型CRISPR系統(tǒng)的基因敲除技術(shù)與端腦大腦類器官中的單細胞轉(zhuǎn)錄組讀數(shù)。這種創(chuàng)新性的技術(shù)，被形象地稱為CHOOSE（CRISPR——人類類器官——單細胞RNA測序），使他們能夠重建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并深入探索這些基因在疾病中如何導(dǎo)致功能障礙。

在研究中，作者首先運用CHOOSE技術(shù)來評估哪些與ASD相關(guān)的基因?qū)μ囟毎愋偷脑鲋澈痛婊钪陵P(guān)重要。他們發(fā)現(xiàn)那些產(chǎn)生大量皮質(zhì)興奮性神經(jīng)元、中間神經(jīng)元祖細胞以及2/3層皮質(zhì)神經(jīng)元的中間祖細胞對這些基因的擾動最為敏感，這一發(fā)現(xiàn)暗示著ASD相關(guān)的病理可能在祖細胞的早期階段就已經(jīng)悄然出現(xiàn)。

Ming等人致力于探究中間神經(jīng)元如何從腹側(cè)前腦遷移至背側(cè)前腦，以在神經(jīng)發(fā)育過程中實現(xiàn)回路的整合。我們知道，中間神經(jīng)元的異常發(fā)育與一系列神經(jīng)發(fā)育障礙（NDD）密切相關(guān)，尤其是自閉癥譜系障礙（ASD）。然而，目前我們對于這些影響中間神經(jīng)元發(fā)育和遷移的NDD遺傳風(fēng)險因素及其潛在的運作機制，仍然缺乏全面深入的理解。

為了解決這一挑戰(zhàn)，Meng 等人在基于 hiPSC 的類器官和組裝體模型中進行了 CRISPR 篩選。他們首先對腹側(cè)前腦-人大腦皮層下類器官（hSO）內(nèi)的細胞進行了中間神經(jīng)元發(fā)育的篩選。這些 hSO 是由 iPSC 生成的，這些 iPSC 在內(nèi)側(cè)神經(jīng)節(jié)隆起譜系中間神經(jīng)元活性增強子的調(diào)控下表達熒光報告基因，使得能夠追蹤中間神經(jīng)元的分化過程。

通過引入一個包含 354 個 ASD 基因和 71 個與其他 NDD 相關(guān)基因的敲除單引導(dǎo) RNA (sgRNA) 文庫到 iPSC 中，生成了 hSO，并采用了熒光激活細胞分選 (FACS) 技術(shù)，根據(jù)中間神經(jīng)元報告基因的激活情況來分離細胞。比較了報告基因陽性和陰性細胞群體之間的 sgRNA 頻率，他們發(fā)現(xiàn)基因敲除對中間神經(jīng)元形成的速率有顯著影響。特別地，敲除 PPP2R1A、PPM1D 和 FOXG1 等 5 個與細胞周期相關(guān)的基因，會減少 hSO 內(nèi)向中間神經(jīng)元的分化。

這些具有高復(fù)發(fā)風(fēng)險的癌癥患者均接受了最多10次的ELI-002 2P疫苗注射，有21例（84%）展現(xiàn)出了積極的T細胞應(yīng)答反應(yīng)，有6例患者還觀察到腫瘤生物標志物出現(xiàn)了明顯的下降，無復(fù)發(fā)生存期中位數(shù)達到了16.33個月。進一步的分析顯示，T細胞反應(yīng)不僅能預(yù)示腫瘤生物標志物和ctDNA清除率的降低，而且與復(fù)發(fā)或死亡風(fēng)險的顯著下降（86%）有著緊密的關(guān)聯(lián)。

在后續(xù)的實驗步驟中，研究者利用相同的sgRNA文庫對腹側(cè)前腦的hSO進行轉(zhuǎn)導(dǎo)，并將其與人類皮質(zhì)類器官（hCO）進行融合，從而構(gòu)建出一個人類前腦組合體。這種組合體的構(gòu)建模擬了大腦發(fā)育的自然過程，允許hSO中的中間神經(jīng)元遷移至hCO。在實驗中，分別從hSO和hCO中分離出中間神經(jīng)元，并對它們進行了詳盡的分析，成功地識別出了哪些遺傳擾動能夠促使hCO中的細胞數(shù)量增加，進而推動更多的中間神經(jīng)元遷移。

LNPK的缺失對中間神經(jīng)元的遷移產(chǎn)生了顯著影響，然而，令人驚訝的是，它并未影響到中間神經(jīng)元的生成過程。眾所周知，LNPK在維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）的管狀結(jié)構(gòu)中扮演著至關(guān)重要的角色，并且與一些嚴重的神經(jīng)發(fā)育障礙（NDD）密切相關(guān)。這一新發(fā)現(xiàn)的LNPK與中間神經(jīng)元遷移之間的關(guān)聯(lián)，促使研究者們進一步探索中間神經(jīng)元遷移過程中的ER動態(tài)。

作者觀察到，當中間神經(jīng)元開始遷移時，中心體和高爾基體會首先遷移到前導(dǎo)分支，隨后細胞核也會發(fā)生易位。值得注意的是，在細胞核易位之前，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)已經(jīng)沿著遷移細胞的前導(dǎo)分支發(fā)生了移位。而當LNPK被敲除后，表現(xiàn)出這種ER移位行為的細胞比例明顯下降，這也解釋了為什么LNPK敲除會導(dǎo)致神經(jīng)元間的遷移缺陷。未來的研究將致力于進一步揭示這一現(xiàn)象的潛在機制。