自分化于黑猩猩和其他类人猿以来，人类的大脑经历了实质性的变化。然而，这种差异背后的遗传和发育程序还没有完全被理解。本研究中，基于单细胞转录学和可获得的染色质剖析分析了干细胞衍生的大脑器官，以探究人类特有的基因调控变化。研究者首先分析了细胞组成并重建了人脑类器官发育的整个过程中的分化轨迹，从多能性到神经外胚层和神经上皮阶段，然后在背侧和腹侧前脑、中脑和后脑区域内分化为神经元。来自不同iPSC品系的类器官的脑区组成不同，但区域基因表达模式在个体之间仍然很大程度上的可重复性。研究者分析了黑猩猩和猕猴的大脑器官，发现相对于这两种灵长类动物，人类神经元的发育速度较慢。利用分化路径的伪时间分析，研究者发现人类特异的基因表达在皮层中沿着祖细胞到神经元的谱系分解为不同的细胞状态。染色质可及性在大脑皮层发育过程中是动态变化的，并且发现人类和黑猩猩之间可及性的差异与人类特异性基因表达和遗传变化相关。最后，研究者利用单核RNA测序分析绘制了成人前额叶皮质中人类特有的基因表达，并确定了持续到成年的发育差异，以及仅发生在成人大脑中的细胞状态的特异性变化。研究数据提供了猩猩科类前脑发育的时间细胞图谱，并阐明了人类特有的动态基因调控特征。文中重要图片说明
图1 | 从多能性重建人脑类器官分化。
图2 | 比较人类和黑猩猩的器官揭示了大脑皮质发育的人类特异性特征。
图3 | 单细胞基因测序（scATAC-seq）揭示了皮质发育和进化过程中染色质可及性的动态。
图4 | 与器官相比，成人皮质单核RNA测序（snRNA-seq）揭示了共同的和不同的基因表达变化模式。
