由孤雌生殖后代产生的大脑揭示了父系基因组在神经发育中的关键作用

《Scientific Reports》：Parthenogenote-derived brain unveils the critical role of paternal genome in neural development

　　

摘要

基因组印记是一种表观遗传机制，它调控着基于亲本来源的基因表达，在哺乳动物发育过程中至关重要。然而，由于孤雌生殖（Pg）胚胎的致死性，其在发育后期的作用仍不明确。在这里，我们提出了一种利用孤雌生殖细胞衍生的细胞进行细胞替换（CReP）的方法，这是一种囊胚补缺策略，能够使孤雌生殖细胞存活并发挥组织特异性作用。通过在受体胚胎中创建特定组织的微环境，CReP使得孤雌生殖细胞能够被定向整合到发育后期的组织中。针对大脑的实验表明，孤雌生殖细胞可以参与神经发育，但会导致神经元与胶质细胞平衡的破坏，表现为Notch信号通路活性增强以及父源基因Dlk1的表达降低。重组Dlk1基因能够减弱Notch信号通路活性，并使神经元分化恢复到正常水平。这些发现支持了父源基因组在神经干细胞增殖和细胞命运决定中的关键作用，这一过程部分通过Dlk1-Notch相关通路实现。CReP模型为研究基因组印记以及亲本基因组在发育和疾病中的作用提供了一个强大的平台。