脳の発達を導く分子の役割を解明(How molecular traffic cops guide development of the human brain)

ad

2025-05-01 イェール大学

イェール大学の研究チームは、ヒト脳の発達において、モルフォゲンと呼ばれる分子が幹細胞の分化を制御する仕組みを解明しました。研究では、Duo-MAPsという装置を用いて、ヒト幹細胞由来のオルガノイドにWNTとSonic Hedgehogという2つのモルフォゲンを5日間曝露し、その影響を解析しました。その結果、モルフォゲンに対する感受性は個人間だけでなく、同一個人由来の幹細胞間でも異なることが判明しました。例えば、WNTに高感受性の細胞では後脳の遺伝子活性が高まり、低感受性の細胞では前脳の遺伝子活性が高まる傾向がありました。この研究は、個人の遺伝的・エピジェネティックな違いが脳の構造や機能に影響を与える可能性を示唆しており、発達障害の理解や治療法の開発に貢献することが期待されます。

<関連情報>

WNTとSHHの直交勾配を持つオルガノイドを用いたヒトの脳領域の特定により、細胞株によるパターン形成の差異が明らかになった Specification of human brain regions with orthogonal gradients of WNT and SHH in organoids reveals patterning variations across cell lines

Soraya Scuderi ∙ Tae-Yun Kang ∙ Alexandre Jourdon ∙ … ∙ Alexej Abyzov, ∙ Andre Levchenko ∙ Flora M. Vaccarino
Cell Stem Cell  Published:May 1, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.04.006

Graphical abstract

脳の発達を導く分子の役割を解明(How molecular traffic cops guide development of the human brain)

Highlights

  • Orthogonal WNTs/SHH gradients pattern organoids into forebrain, midbrain, and hindbrain
  • WNT/SHH crosstalk triggers transcriptional programs driving lineage specification
  • There are donor- and line-specific variations in morphogen response
  • Patterned regions generate neuronal networks with different functional organization

Summary

The repertoire of neurons and their progenitors depends on their location along the antero-posterior and dorso-ventral axes of the neural tube. To model these axes, we designed the Dual Orthogonal-Morphogen Assisted Patterning System (Duo-MAPS) diffusion device to expose spheres of induced pluripotent stem cells (iPSCs) to concomitant orthogonal gradients of a posteriorizing and a ventralizing morphogen, activating WNT and SHH signaling, respectively. Comparison with single-cell transcriptomes from the fetal human brain revealed that Duo-MAPS-patterned organoids generated an extensive diversity of neuronal lineages from the forebrain, midbrain, and hindbrain. WNT and SHH crosstalk translated into early patterns of gene expression programs associated with the generation of specific brain lineages with distinct functional networks. Human iPSC lines showed substantial interindividual and line-to-line variations in their response to morphogens, highlighting that genetic and epigenetic variations may influence regional specification. Morphogen gradients promise to be a key approach to model the brain in its entirety.

医療・健康
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました