発生生物学：脳オルガノイドの単一細胞スクリーニングで自閉症における発生異常を特定
Nature 621, 7978 doi: 10.1038/s41586-023-06473-y
ヒト脳の発達には、他の多くの動物種では見られない固有の過程が関与しており、これらは神経発達障害の原因となり得る。大脳オルガノイドによって、ヒトという状況における神経発達障害研究が可能になる。我々は以前に、CHOOSE（CRISPR–human organoids–single-cell RNA sequencing）系を開発した。この系では、検証済みのガイドRNA対、誘導可能なCRISPR–Cas9ベースの遺伝子破壊、単一細胞トランスクリプトミクスを用いて、モザイクオルガノイドでのプールされた機能喪失スクリーニングを行う。今回我々は、転写調節に関連する36の高リスク自閉症スペクトラム障害遺伝子を摂動し、その結果明らかになったそれらの遺伝子が細胞運命決定に与える影響について報告する。背側中間前駆細胞、腹側前駆細胞および上層の興奮性ニューロンなどが、最も脆弱な細胞タイプであることが分かった。我々は、単一細胞トランスクリプトームとクロマチンモダリティーから大脳オルガノイドの発生遺伝子調節ネットワークを構築し、自閉症スペクトラム障害に関連し、摂動の影響を大きく受ける調節モジュールを特定した。BAF（BRG1/BRM-associated factor）クロマチンリモデリング複合体のメンバーを摂動すると、腹側終脳前駆細胞が増加した。具体的には、BAFサブユニットであるARID1Bの変異は、前駆細胞からオリゴデンドロサイトや介在ニューロン前駆細胞への運命移行に影響を及ぼし、この表現型は、患者特異的な誘導多能性幹細胞由来のオルガノイドで確認された。我々の研究は、細胞状態、分子経路、遺伝子調節ネットワーク読み出しを用いて、オルガノイドモデルで疾患感受性遺伝子のハイスループット表現型特性解析を行うための道を開く。
