Remodelación transcripcional y morfológica concordante revelada por Perturb-CLEAR in vivo.

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Año de publicación:
2026
Autores:
Boli Wu, Sean K Simmons, Seoyeon Kim, Jiwen Li, Masood A Akram, Chang Sin Park, Xinhe Zheng, Iain Mendez, Sasha Patel, Alan Chau, Nadia Burciu, Pranay Dayal, Thokozile Nyasulu, Nhan Huynh, Grace S Clarke, X William Yang, Joshua Z Levin, Xin Jin
Identificación de PubMed:
41993505
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
El principio de que la forma sigue a la función ha guiado durante mucho tiempo el pensamiento tanto en biología como en arquitectura. Sin embargo, en el sistema nervioso, la forma va más allá de reflejar la función: la morfología neuronal restringe activamente los patrones de entrada, la integración sináptica y el cableado de los circuitos. Durante el neurodesarrollo posnatal, las arquitecturas dendríticas se ensamblan y remodelan mediante programas y actividades codificados genéticamente, transformando los programas moleculares en arquitectura de circuitos. Sin embargo, la morfogénesis dendrítica ha sido difícil de cuantificar a gran escala mientras se prueba sistemáticamente cómo las variantes genéticas, incluidos los genes de riesgo de trastornos del neurodesarrollo (TND), alteran estas estructuras in vivo. Desarrollamos Perturb-CLEAR, que integra el cribado CRISPR agrupado y la obtención de imágenes de montajes completos para cuantificar la citoarquitectura cerebral, y lo combinamos con Perturb-seq para vincular los fenotipos estructurales con los cambios transcriptómicos. La aplicación de Perturb-CLEAR a la corteza cerebral en desarrollo del ratón reveló trayectorias de morfogénesis acompañadas de dinámicas transcriptómicas. Además, la perturbación sistemática de genes de riesgo de NDD reveló fenotipos multimodales específicos de cada gen. La perturbación de Adnp remodela las dendritas basales en las neuronas L4/5 IT (intralentecépicas), pero no en otros compartimentos dendríticos ni tipos celulares, junto con cambios transcripcionales consistentes. Los análisis combinados de morfología y transcriptoma vinculan los genes de riesgo de NDD con fenotipos celulares multimodales concordantes en el cerebro en desarrollo, lo que pone de manifiesto diversas vías de propagación del efecto de la perturbación a través de las diferentes modalidades.
Resumen científico:
El principio de que la forma sigue a la función ha guiado durante mucho tiempo el pensamiento tanto en biología como en arquitectura. Sin embargo, en el sistema nervioso, la forma va más allá de reflejar la función: la morfología neuronal restringe activamente los patrones de entrada, la integración sináptica y el cableado de los circuitos. Durante el neurodesarrollo posnatal, las arquitecturas dendríticas se ensamblan y remodelan mediante programas y actividades codificados genéticamente, transformando los programas moleculares en arquitectura de circuitos. Sin embargo, la morfogénesis dendrítica ha sido difícil de cuantificar a gran escala mientras se prueba sistemáticamente cómo las variantes genéticas, incluidos los genes de riesgo de trastornos del neurodesarrollo (TND), alteran estas estructuras in vivo. Desarrollamos Perturb-CLEAR, que integra el cribado CRISPR agrupado y la obtención de imágenes de montajes completos para cuantificar la citoarquitectura cerebral, y lo combinamos con Perturb-seq para vincular los fenotipos estructurales con los cambios transcriptómicos. La aplicación de Perturb-CLEAR a la corteza cerebral en desarrollo del ratón reveló trayectorias de morfogénesis acompañadas de dinámicas transcriptómicas. Además, la perturbación sistemática de genes de riesgo de NDD reveló fenotipos multimodales específicos de cada gen. La perturbación de Adnp remodela las dendritas basales en las neuronas L4/5 IT (intralentecépicas), pero no en otros compartimentos dendríticos ni tipos celulares, junto con cambios transcripcionales consistentes. Los análisis combinados de morfología y transcriptoma vinculan los genes de riesgo de NDD con fenotipos celulares multimodales concordantes en el cerebro en desarrollo, lo que pone de manifiesto diversas vías de propagación del efecto de la perturbación a través de las diferentes modalidades.