解码下丘脑和前丘脑神经元发育的基因调控网络：单细胞多组学揭示Dlx1/2缺失导致GABA能神经元分化障碍与行为表型关联

本研究通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）和染色质可及性测序（scATAC-seq）技术，绘制了小鼠下丘脑（hypothalamus）和前丘脑（prethalamus）发育过程中的基因调控网络（GRN），揭示了关键转录因子（如Dlx1/2、Isl1、Nkx2-2）通过自激活和交叉抑制机制调控区域化与神经发生。研究发现Dlx1/2缺失会导致GABA能神经元分化缺陷，引发丘脑抑制回路异常和自闭症谱系障碍（ASD）相关行为表型，为神经发育疾病的机制研究提供了新视角。

　　

发育动态与区域化机制
研究通过整合scRNA-seq和scATAC-seq数据，系统解析了小鼠胚胎期（E11）至出生后（P8）下丘脑和前丘脑的细胞异质性。神经前体细胞分为Ascl1⁺
（生成前丘脑/下丘脑中间对角线神经元）和Neurog2⁺
（生成上乳头体/内侧乳头体神经元）两大谱系，并鉴定出时空特异性转录因子模块，如SMN区域的Foxa2和Lmx1a。

基因调控网络的层级架构
SCENIC+分析揭示了GRN的层级结构：区域特异性转录因子（如PreThal的Dlx1/2和SMN的Barhl2）通过自激活维持身份，并通过交叉抑制（如SMN TFs抑制PreThal基因）划定边界。值得注意的是，SMN发育相关转录因子与代谢和精神疾病GWAS位点显著关联，提示早期发育程序对成年疾病易感性的影响。

关键转录因子的功能验证
基因敲除实验显示：

• Nkx2-2缺失导致前丘脑细胞异常表达SMN标记物Pitx2⁺
  和Irx5⁺
  ，证实其边界维持功能；
• Dlx1/2条件性敲除引起丘脑网状核（TRN）和未定带（ZI）中GABA能神经元（Pvalb⁺
  /Sst⁺
  ）数量锐减，伴随Slc17a6⁺
  谷氨酸能神经元异常增多；
• Isl1突变导致前丘脑/PMN神经元减少，并出现混合身份细胞群。

行为与电路表型
Dlx1/2突变体表现为多动性和冷觉过敏，电生理记录显示外侧膝状体（LGN）微小抑制性突触后电流（mIPSC）频率显著降低，印证了TRN-ZI-丘脑抑制回路缺陷。空间转录组进一步揭示突变体中星形胶质细胞（GFAP⁺
）异常增生，可能与神经微环境紊乱相关。

转化医学意义
该研究首次将下丘脑/前丘脑发育GRN破坏与ASD核心症状（感觉过敏、多动）直接关联，为理解神经发育障碍提供了新的环路机制框架。SMN和PreThal祖细胞中富集的疾病风险基因（如ARX、PAX6）的发现，为早期干预靶点开发指明了方向。