国际顶尖期刊《细胞》1月27日在线发表了中科院昆明动物研究所与北京大学合作的一项成果：首次产生了非人灵长类动物的高精度三维基因组学图谱资源，并通过跨物种多组学分析，发现了人类特异的染色质结构和脑发育调控元件，为阐明人类大脑发育的进化机制提供了新思路和证据。

“人类进化过程中，所有器官包括大脑的形成都是源于在进化过程中基因组不断积累的功能性突变。”昆明动物研究所研究员宿兵介绍，猕猴与人类具有较近的亲缘关系，在人类大脑的起源、发育机制和脑疾病的研究中，是最理想的动物模型。

宿兵、李程和张世华三个团队携手，通过学科交叉合作开展了跨物种脑发育3D基因组的研究。首先利用Hi-C技术构建了中国猕猴胎脑神经发育高峰期的高分辨3D基因组图谱，高精度解析脑发育中基因组的空间组织方式。同时，还解析了猕猴胎脑的转录组图谱、染色质开放区图谱以及染色质锚定蛋白CTCF的分布图谱，首次构建了猕猴胎脑发育的染色质精细空间构象，鉴定了包括染色质区室、染色质拓扑结构域以及染色质环等不同尺度的染色质构象，以及基因组在大脑发育中发挥重要作用的调控元件。

通过与已发表的公共数据整合，他们还展开了人类、猕猴和小鼠的跨物种3D基因组的比较，该研究发现了众多人类特异染色质结构，总数达1765个之多。这意味着大脑发育在人类祖先中进化出更为精细的转录调控网络。重要的是，通过整合分析人脑发育的单细胞表达谱数据，他们发现这些人类特异结构调控的基因在胎脑的SP层显著表达，由此推测其对人类特异发育模式可能发挥重要作用。这一研究结果首次为SP层在人类特异脑结构的发育和形成中的重要作用提供了证据。

此外，研究团队还发现基因组中很多人类特异突变，可能导致在人类大脑发育中产生新的转录因子结合位点，并形成人类特异的染色质高级结构。

(赵汉斌)