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研究尼安德特人DNA在发育过程中的作用的新方法

允许将人类诱导的多能干细胞(iPSC)系转化为类器官的协议已经改变了科学家研究发育过程的方式,并使它们能够破译基因与组织形成之间的相互作用,特别是对于没有初级组织的器官。IOB人类视网膜和类器官发育小组负责人Gray Camp及其同事在他位于德国莱比锡的马克斯·普朗克进化人类学研究所期间,利用这项技术研究了尼安德特人DNA的发育效应。该发现发表在《干细胞报告》杂志上。

“培养中的人类干细胞可以自组织成复杂的三维结构,类似于视网膜,大脑,肝脏,肠道或其他发育中的器官。这是跨多个器官系统了解人类疾病的令人兴奋的新突破。在IOB,我们致力于使用类器官技术来了解和建模视网膜疾病,并测试我们的治疗设计-其中一些是针对患者疾病的个性化设计,” Gray Camp说。

在现在发表在《干细胞报告》上的工作中,该团队使用了人类诱导的多能干细胞(iPSC)来跟踪尼安德特人的RNA在整个发育过程中的表达。允许将iPSC系转化为类器官的协议已经改变了科学家研究发育过程的方法,并使它们能够破译基因与组织形成之间的相互作用,特别是对于没有初级组织的器官。

使用iPSC品系研究古人类DNA的功能是一种尚未开发但非常有趣的方法。没有人能够看到尼安德特人DNA在发育过程中的作用。”

Gray Camp高级作者

研究发现,来自非洲以外的现代人类的基因组中大约2%由尼安德特人DNA组成。这种古老的DNA是几万年前在两个群体之间交配的结果。

在这项新研究中,研究小组使用了人类诱导多能干细胞计划(HipSci)的资源,该计划是一个国际联盟,为研究提供数据和细胞系。HipSci中几乎所有数据和细胞系均来自英国和北欧裔。研究人员分析了该细胞系资源的尼安德特人DNA含量以及每种细胞系的带注释功能尼安德特人变体。

格雷坎普解释说:“一些尼安德特人等位基因在这一人群中具有相对较高的频率。” “因此,这种iPSC资源包含尼安德特人等位基因纯合的某些基因,包括与欧洲人中普遍存在的与皮肤和头发颜色相关的基因。”

Gray Camp的小组使用了四种细胞系来生成脑器官,并生成了单细胞RNA测序数据来分析其细胞组成。他们表明,该转录组学数据可用于追踪发育过程中尼安德特人的RNA。坎普说:“这是一项原理证明研究,表明您可以使用这些资源来研究尼安德特人DNA在发育过程中的活性。” “真正的挑战将是在一个实验中扩大行数,但这已经开始成为可能。”

Gray Camp指出,这项研究可以扩展到研究其他古代人类种群,包括Denisovans,这些种群的基因主要存在于大洋洲种群中。他的团队还计划继续使用HipSci和其他资源研究尼安德特人等位基因。他总结说:“有机体可用于研究尼安德特人DNA控制的许多不同发育过程和表型,包括肠道和消化,认知和神经功能以及对病原体的免疫反应。”

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