两类早期细胞群标记大脑未来的区域

在大脑形成可辨认的形态之前，两类细胞群已在身份和区域命运上表现出差异。科学家在小鼠原肠胚形成期间发现，一类与Otx2相关，联系着前脑和中脑；另一类与Gbx2相关，联系着后脑。Nature Neuroscience于9月18日发表的研究显示，这两类细胞同时出现，彼此不重叠。

这一结果修正了传统上对神经系统起始阶段的解释顺序。神经外胚层是将形成神经系统的胚胎组织，过去被描述为一片稍后才会分区的单一区域。新数据表明，两个祖细胞群中已经可以辨认出重要的区域差异；祖细胞是其潜在后代范围已开始收窄的前体细胞。

为了追踪这种起源，团队在小鼠胚胎的细胞中加入遗传标记，并观察其后代随后出现的位置。这一操作把每个初始标记与最终位置对应起来：前部细胞群参与形成前脑和中脑，后部细胞群则形成后脑的一部分。因此，结论并非只依据Otx2或Gbx2在某一时刻的存在，而是依据从胚胎细胞到其衍生细胞的实际追踪路径。

另一层证据来自染色质和细胞的调控机制。染色质是DNA的组织方式，会影响哪些片段可供细胞使用。两个细胞群呈现出不同的调控状态，与各自不同的命运限制相符。在鸡、斑马鱼和柱头虫中发现的相应模式支持深度进化保守的假说；约550百万年（即5.5亿年）的年代估计仍是比较推断，并非直接观察。

随后，研究人员利用这张区域图谱设计了人类多能干细胞实验。他们调整培养环境中提供的信号，使细胞更倾向于后部身份，并获得了符合后脑特征的运动神经元。节段标记显示这些细胞接近该区域的特定部分，动作电位则表明生成的细胞具备电活动能力。

区分前部与后部起源，为尝试建立更贴近实际的脑干疾病实验室模型提供了一种工具，但这一益处仍需在疾病模型中验证。人类细胞方面的展示仅以in vitro（体外）方式完成，主要的谱系证据来自动物。该研究提出的是一张修订后的胚胎图谱和一种有前景的实验策略，而不是疗法，也不是临床效用的证明。