青春期是如何开始发育的?
下丘脑是哺乳动物神经系统中最复杂的大脑区域之一，含有调节内分泌、自主神经和行为功能的神经元的惊人异质性。它不仅调节食物摄入、水分摄入、体温、昼夜节律和睡眠，以维持个体生物的生存，还控制青春期的开始和繁殖行为，以维持繁殖种群。
125周年纪念版中提出的125个大问题之一科学是什么触发了青春期中国科学院遗传与发育生物学研究所吴庆峰教授领导的研究人员揭示，青春期开始的发育程序依赖于TBX3。他们还发现了世系发展的新规则神经元分化在下丘脑发育期间。
研究结果发表于科学的进步11月16日。
在这项研究中，Wu教授的团队发现TBX3在发育中的下丘脑中定义了一个祖基因结构域，并作为一个命运决定因素，依次控制神经元命运的建立和维持。
神经内分泌系统是由大脑中不同种类的神经肽能神经元组成的，其中下丘脑的KNDy神经元是控制青春期开始的不可缺少的细胞亚型。虽然有人提出沿着谱系层次的下丘脑神经祖细胞和神经元前体采用级联多样化策略来产生极端的神经元多样性，但指定神经内分泌神经元亚型的细胞逻辑一直不清楚。
先前的基因研究表明基因突变在TBX3中可引起尺侧-乳腺综合征(UMS)，其特征为前肢缩短，乳腺发育缺陷和生殖器异常。值得注意的是，大多数UMS患者表现为青春期开始延迟。
据研究人员介绍，在生物体水平上，TBX3基因的消融显著推迟了动物的青春期开始，扰乱了雌性小鼠的发情周期。在细胞水平上， TBX3在下丘脑KNDy神经元的命运、建立和维持中起重要作用。此外，在分子水平上， TBX3调节基因转录通过相分离，从而诱导下丘脑神经元中神经肽的表达。
重要的是，在UMS患者中发现的多个TBX3突变体不能形成相分离的冷凝物，不能有效地调节神经肽的表达，这为UMS患者的青春期延迟提供了病理机制。
此外，吴教授旨在回答神经元谱系在生理和病理条件下下丘脑发育过程中的进展。他和他的同事们通过比较来自谱系追踪和基因操纵小鼠的单细胞数据集，使用了一种前所未有的细胞类型比对策略，并揭示了两个与谱系无关的规则——谱系内保留(ILR)和谱系间相互作用(ILI)——它们在病理条件下调节谱系进展。
总的来说，这项研究揭示了细胞和分子机制揭示了TBX3突变如何干扰UMS患者的青春期开始，并揭示了细胞命运规范过程中ILR和ILI的规则。
