文献阅读 | Nature | 小鼠大脑皮层细胞多样化的分子逻辑

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文献介绍

文献题目： 小鼠大脑皮层细胞多样化的分子逻辑 \
研究团队： Paola Arlotta（美国哈弗大学）、Aviv Regev（美国基因泰克公司）\
发表时间： 2021-06-23 \
发表期刊： Nature \
影响因子： 49.9（2021年）\
DOI： 10.1038/s41586-021-03670-5
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摘要

哺乳动物的大脑皮层具有无与伦比的细胞类型的多样性，这些细胞类型是在发育过程中通过一系列时间协调的事件产生的，这些事件在严格的进化约束下，对适当的皮层组装和功能至关重要。然而，支配皮层细胞类型的建立和组织的分子逻辑仍然未知，这在很大程度上是因为大量的细胞类别在延长的发育时间线上经历了动态的细胞状态转变。在这里，作者使用 scRNAseq 和 scATACseq 生成了一个发育中的小鼠新皮质的全面图谱。作者在整个胚胎皮质发生过程和出生后早期每天对新皮质进行取样，并以空间转录组学的时间过程补充测序数据。作者通过计算重建了皮层细胞类别多样性的发育轨迹，并推断了它们的空间组织和伴随它们的谱系分叉决定和分化轨迹的基因调控程序。最后，作者展示了这张发育图谱是如何精确定位与突变小鼠中异常皮质发生相关的谱系特异性发育异常的起源的。这些数据提供了控制新皮层细胞多样化的调节机制的全局图景。

研究结果

哺乳动物大脑皮层的发育在过去数十年间已得到深入研究。然而仍存在重大认知空白：调控细胞分化与多样化的全局性机制；神经元亚型特征的确立时机；以及谱系分支决策的调控方式。这些问题需要通过全发育时期、全皮层细胞的整体研究，来阐明新皮层细胞多样化的分子逻辑。

本研究构建了发育期体感皮层的单细胞转录组与表观基因组综合图谱，完整记录了小鼠皮层发生过程中所有细胞类型的发育轨迹。作者揭示了伴随特定细胞类型谱系决定的纵向分子动态变化，绘制出能够解释皮层发育异常机制的分子图谱。

1. 发育中皮层的综合图谱

作者采用 scRNA-seq 技术对小鼠预期体感皮层进行了全皮层发生周期的分子图谱绘制：胚胎期（E）10.5 和 E11.5（对称分裂的神经上皮细胞阶段）；E12.5 和 E13.5（L6 与 L5 兴奋性神经元出现时期）；E14.5 至 E17.5（L4 与 L2/3 兴奋性神经元出现时期）；E18.5、出生后（P）1 天和 P4 天（胶质细胞发生期）（Fig. 1a）。共计获得 98,047 个单细胞转录组数据，涵盖发育中大脑皮层所有已知细胞类型（Fig. 1b, Extended Data Fig. 1a-f, Methods）。

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a. 细胞的多样性和新皮层的发育。CR cells, Cajal–Retzius cells; CP, cortical plate; SVZ, subventricular zone; VZ, ventricular zone。\
b. 来自单个时间点的 scRNA-seq 数据的 UMAP 可视化。细胞是根据细胞类型的分配来着色。\
c. 不同细胞类型中每个发育时间点归一化细胞占比情况。\
d. 不细胞类型和发育时间 UMAP 可视化。
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发育早期阶段主要由顶端祖细胞（apical progenitors, AP）（表达 Sox2、Pax6、Hes5）和中间祖细胞（intermediate progenitors, IP）（表达 Eomes、Neurog2、Btg2）组成（Fig. 1b, Extended Data Figs. 1c, f, 2a, b）。从 E12.5 开始，祖细胞与投射神经元（projection neurons, PN）（表达 Neurod2、Tubb3、Neurod6）形成连续分化梯度，包括皮质投射神经元（corticofugal projection neurons, CFuPN）和不同类型的胼胝体投射神经元（callosal projection neurons, CPN），这与既往研究一致（Fig. 1b, c, Extended Data Figs. 1c, 2a）。

作者自 E13.5 起检测到腹侧生成的抑制性中间神经元（inhibitory interneurons, IN）（表达 Dlx2、Gad1、Gad2；Fig. 1b-d, Extended Data Fig. 2a）：内侧神经节隆起来源中间神经元（medial ganglionic eminence, MGE）（表达 Sst、Npy、Lhx6、Nxph1、Nxph2）在 E13.5 出现，尾侧神经节隆起来源中间神经元（caudal ganglionic eminence, CGE）（表达 Pax6、Sp8、Cxcl14、Htr3a）在 E15.5 出现。在 E18.5 阶段，作者还发现另一群 Htr3a 阳性中间神经元（表达 Meis2、Etv1、Sp8），推测来源于皮层-皮层下边界（Extended Data Fig. 2d, e）。该结果符合 MGE- 与 CGE- 来源中间神经元的顺序性产生规律及皮层浸润特征。

少突胶质前体细胞（OPC）（表达 Olig1、Olig2、Pdgfra）和星形胶质细胞（astrocyte）（表达 Apoe、Aldh1l1、Slc1a3）最早于 E17.5 被观察到。作者还鉴定出小胶质细胞（microglia）（表达 Aif1、Tmem119）、血红细胞（red blood cells）（表达血红蛋白基因、Car2、Hemgn）、内皮细胞（endothelial cells）（表达 Cldn5、Mcam）、周细胞（pericytes）（表达 Cspg4、Pdgfrb）以及血管与软脑膜细胞（VLMC）（表达 Col1a1、Vtn、Lgals1）（Fig. 1b, c, Extended Data Fig. 2a）。

整合所有时间点数据（Methods, Fig. 1d, Extended Data Fig. 2c）后，作者明确了从 AP 向 PN 和胶质细胞的主要分化连续谱。非皮层来源细胞（中间神经元、小胶质细胞、脉管系统和脑膜细胞）被排除在主分化轨迹之外。如预期所示，最早在 E11.5 检测到来源于 Wnt8b 阳性内侧祖细胞的 Cajal-Retzius 细胞（Fig. 1d）。

2. 发育中皮层的综合图谱

为解析细胞类型与空间拓扑结构的对应关系，作者采用 Slide-seq v2 技术对 E12.5、E13.5、E15.5、P1 时间点的冠状脑切片进行了空间转录组分析（Methods）。通过 Tangram 算法将单细胞转录组图谱中的细胞类型映射至同发育阶段的组织空间位置，结果显示各类细胞的分布模式均符合其预期定位（Fig. 2a, Extended Data Fig. 3a-c, Supplementary Table 1）。例如，作者的单细胞图谱鉴定出五类深层神经元亚型：皮质丘脑投射神经元（corticothalamic projection neurons, CThPN）、皮质下投射神经元（subcerebral projection neurons, SCPN）、L5/6 胼胝体投射神经元（callosal projection neurons, L5/6 CPN）、L6b 神经元、以及 near-projecting Tshz2-positive neurons。Tangram 空间定位显示这些群体早在 P1 阶段就已呈现特异性分布，与后续发育阶段的已知定位特征高度吻合（Extended Data Fig. 3d, e）。

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a. 使用 Tangram 将细胞类型从 scRNA-seq 映射到 Slide-seq 组织切片上的结果。DV：背腹轴向；ML：内外轴向。\
b. 左图，将 E15.5 Migrating neurons 聚亚类。右上，这些亚类在皮层的
radial axis 上具有不同分布。右下，与 migrating neuron substates 相关的基因表达。
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通过 Slide-seq 数据，作者还定位到了短暂存在的细胞状态，例如正在通过脑室下区和中间带进行径向迁移的神经元。作者对 E15.5 时期的兴奋性迁移神经元和未成熟神经元进行了重新聚类分析，将其划分为五个亚状态。将这些亚状态映射至 Slide-seq 空间数据后，发现它们呈现出从顶端向远端的连续分布模式（Fig. 2b, Extended Data Fig. 3f）。单细胞转录谱的无监督降维分析显示这些亚状态具有相同的空间排序（Fig. 2b, left），这表明基因表达中编码了时空梯度信息。

3. 新皮层分化轨迹

为研究分化连续过程，作者通过计算分析方法从单细胞转录组图谱推断了分化轨迹（排除非皮层来源细胞）。采用基于扩散伪时序（diffusion pseudotime）的算法，其他替代算法也得出一致推论（Extended Data Fig. 4a, b, Methods）。运用 URD 轨迹推断方法，基于伪时序排序细胞的转录相似性构建了分支轨迹树（Fig. 3a, Methods）。

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a. URD branching tree。Root 为 E10.5 earliest progenitors，tips 为 P4 terminal cell types。细胞根据它们的身份着色。\
b. L2&3 CPN and SCPN 中与拟时序相关的基因。\
c. 由 NMF 发现的连接模块的基因程序。\
d. 被预测参与细胞类型分化的基因。展示了每个分支的前 10 个 TFs。
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所得轨迹树准确反映了分化状态、发育时间及已知标记基因的表达特征（Fig. 3a, Extended Data Figs. 4e-g, 5a）。Monocle3 算法产生了类似结构（Extended Data Fig. 4c, d），但其他轨迹推断算法的结果与既往生物学认知一致性较低。

该轨迹树揭示了传统认为具有谱系限制性基因的新表达模式（Extended Data Fig. 6a–d）。例如 CFuPN 标记基因 Pcp4 在 CFuPN 和 CPN 谱系的迁移神经元中均有表达（经 Slide-seq 验证）；通常存在于中间神经元的神经肽基因 Npy 和 Cck 也在投射神经元谱系中检测到（经 Slide-seq 证实），这可能代表瞬时表达现象，因成年小鼠仅 L5/6 CPN 保留 Npy 表达。

值得注意的是，轨迹树显示祖细胞早在 E13.5 就分化为胶质和神经元分支（Extended Data Fig. 4e）。神经元分支的 AP 高表达 Btg2、Neurog2、Hes6，可能代表神经源性启动状态；而胶质分支的 AP 高表达放射胶质标记（Fabp7、Dbi、Slc1a3）和增殖相关基因（Extended Data Fig. 5b, c, Supplementary Table 2）。E13.5 Slide-seq 数据的 Tangram 映射显示这些状态在早期脑室区共存。在 k 近邻图的力导向布局嵌入中，分支点呈现这些状态间的细胞连续过渡（Extended Data Fig. 5b），提示 AP 的分子特征逐渐向星形胶质细胞趋近，同时神经源性信号仍可诱导神经元分化。

4. 投射神经元在有丝分裂后多样化

尽管近期研究表明顶端祖细胞（APs）在生成投射神经元（PN）过程中会发生转录组变化，但关于是否存在命运受限祖细胞仍存在争议。在作者的轨迹树中，所有神经元群体共享源自同一祖细胞分支的分子轨迹。对所有时间点的 AP（或 AP 和 IP）进行聚类分析显示，其呈现按发育时间排序的连续性变化，而非按亚型分离（Extended Data Fig. 5e）；各聚类间的差异表达基因主要为持家基因和增殖相关基因，而非 PN 亚型标记基因。虽然这些祖细胞广泛表达 CFuPN（如 Fezf2、Tle4、Bcl11b）和 CPN（Cux1、Pou3f3、Satb2）的已知标记，但 AP 亚群聚类及其 UMAP 降维分布均不遵循这些标记基因的表达模式（Extended Data Fig. 5f）。这一结果不支持严格预定的祖细胞命运决定模型。在这些广泛表达模式中（包括同一细胞共表达 Fezf2 和 Pou3f3），部分标记基因呈现细微梯度变化，可能暗示向不同命运的倾向性。因此作者的数据表明，AP 在生成不同类型 PN 的过程中呈现连续渐进的发育特征。

分析显示神经元多样化发生在有丝分裂后阶段。在低维嵌入图和轨迹树中，神经元后代在有丝分裂后神经元层面逐渐分离，而非在祖细胞阶段（Figs. 1d, 3a, Extended Data Fig. 5g）。Monocle3 同样推断 CPN 与 CFuPN 的分支发生于有丝分裂后阶段（Extended Data Fig. 4c）。

值得注意的是，L5/6 CPN 在 P4 时期分为两个聚类，而轨迹树显示这些谱系从 P1 就开始分离。将 P1 时期的 L5/6 CPN 映射至 Slide-seq 数据发现，分支 1 和分支 2 细胞分别优先定位于第 5 层和第 6 层。相应地，Slide-seq 检测显示成年第 5 层与第 6 层 CPN 标记基因在 P1 时期已呈现层间差异表达（Extended Data Fig. 5h）。这表明第 5 层与第 6 层 CPN 可能在围产期就开始形成分子特征差异，并在出生后继续分化。

5. 皮质生成的转录程序

作者利用重构的轨迹树绘制了神经元与胶质细胞在整个分化过程中的转录变化图谱（Methods）。神经元轨迹早期共享部分显示：细胞周期相关基因（Gadd45g）下调、神经发生相关基因（Neurog2）和迁移相关基因（Sstr2，Neurod1）的瞬时表达，以及泛神经元基因（Neurod2，Tubb3）的上调（Fig. 3b）。后期的细胞类型特异性程序包含已知谱系特异性基因（SCPN：Bcl11b，Sox5，Thy1，Ldb2；L2/3 CPN：Cux1，Satb2，Plxna4，Cux2）和新发现的谱系限制性基因（SCPN：Pex5l，Fam19a1（又称Tafa1）；CPN：Ptprk，Fam19a2（又称Tafa2）），并与其他数据库进行了验证。星形胶质细胞显示 DNA 复制基因（如Gmnn）下调和星形胶质细胞基因（Slc1a3，Gfap，Sparcl1）上调。室管膜细胞显示纤毛相关基因（如Foxj1，Wdr78）以及新标记物如 Rsph4a 的上调（Extended Data Figs. 6e, 7, Supplementary Table 3）。

相较于单个基因，基因程序（模块）的联合活动能更稳健地描述多样化等复杂生物学过程。因此，作者通过非负矩阵分解（NMF）在每个时间点识别基因模块，使用其排名最高的基因进行注释，并将连续时间点的模块串联，从而定义代表皮层发生不同方面的"遗传程序"（Fig. 3c, Extended Data Fig. 6f, g, Supplementary Table 4, Methods）。虽然有些程序与广泛的发育过程相关（如放射胶质细胞特性、神经发生和神经元迁移），但神经元谱系特异性程序在 E13.5 时即可区分，这支持了有丝分裂后分化的共享发育轨迹（Fig. 3c）。放射胶质模块与星形胶质模块相连，强化了这些细胞类型随时间推移具有高度相似转录程序的观点。Slide-seq 在预期的皮层中检测到了泛神经元和谱系特异性程序（Extended Data Fig. 6h）。

6. 细胞分化的分子密码

重构的轨迹树为识别谱系分叉相关基因提供了机会。作者在每个分支点分析亲代与子代分支间的差异基因表达，通过梯度提升决策树模型为每个基因赋予重要性评分，并筛选每个子代分支中评分最高的十个基因（Methods）。多数分支点的最高评分基因富集于 DNA 结合蛋白，但随着分化进程，细胞粘附和细胞骨架相关蛋白逐渐凸显（Extended Data Fig. 8a, b），反映了发育过程中的形态学变化。

各子代分支中排名最高的转录因子（TFs）和 DNA 结合蛋白包含两类：已知调控细胞身份获取的 TFs（如Bcl11b、Fezf2、Satb2）和新发现的候选调控因子（如 CThPN 分支的 Chgb、L6b 神经元的 Ndn、L4 神经元的 Msx3）（Fig. 3d, Extended Data Fig. 8c）。这些数据共同构成了身份 divergence 相关基因的完整目录，为后续功能研究提供了候选靶标。

7. 表观基因组和转录组的一致性

为探究表观遗传调控是否呈现相似轨迹，作者在 E13.5、E15.5、E18.5 时间点采用转座酶可及染色质测序技术（scATAC-seq）进行了单细胞染色质可及性分析。通过推断基因活性（基因体与启动子区域可及性总和），作者鉴定出与既往研究一致的皮层细胞大类（Extended Data Fig. 9a）。将 scATAC-seq 与 scRNA-seq 数据共嵌入共享 UMA P空间（Methods）后，两种数据模态呈现紧密交织状态（Fig. 4a, bottom），表明染色质可及性数据完整捕捉了基因表达所定义的细胞类型谱系。

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a. 每个时间点的 scATAC-seq 数据的 UMAP 可视化。细胞通过与 scRNA-seq 数据集（上）和模态（下）的整合预测的细胞类型来着色。\
b-c. URD 染色质可及性轨迹。Root 是 E13.5 的祖细胞，tips 是 E18.5 的最终细胞类型（身份预测评分>70%）。细胞通过其预测的身份 (b) 或标记基因 (c) 的可及性来着色。\
d. 沿 ATAC 轨迹树富集的转录因子（TF）结合基序。点图大小表示富集倍数，颜色对应整合 RNA 与 ATAC 数据中最近邻细胞的平均 RNA 表达量。基序富集分析针对轨迹树的连续区段进行计算；图中分隔线指示第二个分支点（上图）。仅显示在对应 scRNA-seq 细胞中检测到表达的基因。轨迹树末端分支的基序富集情况展示于下图面板。文中提及的基因以加粗形式突出标注。\
e. 染色质可及性元件随时间动态变化。将在不同细胞类型中呈现差异可及性的动态元件按时间点进行聚类（以字母标注；插图显示标准化可及性），并建立跨时间点的关联。结果显示，每个聚类中 62%-85% 的共有元件在 E13.5 至 E18.5 期间保持相似的可及性模式。IN：未成熟神经元；MN：迁移神经元。
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作者利用 scATAC-seq 基因活性数据构建了皮层细胞的发育轨迹树（Fig. 4b）。该轨迹树显示，细胞按照发育时间和分化状态在伪时序轴上有序进展（Fig. 4b, c, Extended Data Fig. 9b, c），其结构与包含相同三个时间点的简化版 scRNA-seq 轨迹树高度相似（Extended Data Fig. 9d）。值得注意的是，推定的近端投射神经元是唯一在两类轨迹树中被分配到不同分支的细胞群体（compare Fig. 4b with Fig. 3a），提示这类神经元可能在分子特征上同时与 CFuPN 和深层 CPN 相关。至少部分基因的染色质可及性变化先于基因表达（Extended Data Fig. 9e, f），这表明存在表观遗传谱系启动现象。

8. 分化的顺式调控级联反应

为解析单个顺式调控元件（CRE）在皮层发生过程中的动态变化，作者为每个细胞类型和时间点生成 pseudo-bulk 样本（Methods）。动态元件（即细胞类型间差异可及性元件）的比例随发育进程递增（Extended Data Fig. 10a）。通过提取跨时间点的共有 CRE 并进行分龄聚类，作者鉴定出与分化和细胞类型相关的特征模式（Fig. 4e, Methods）。多数元件在特定细胞类型中保持持续可及性，例如 76% 的 E13.5 AP 富集元件在 E18.5 仍存在于祖细胞、早期神经元和星形胶质细胞相关聚类中，这与 AP 作为连续统一体产生不同类型 PN 和星形胶质细胞的分子特征相符。仅少数 E13.5 或 E15.5 AP 富集 CRE 在后续时间点转为神经元选择性（分别占 7% 和 8.5%）。

为鉴定细胞类型特异性基因的潜在远端调控元件，作者采用 Cicero 算法计算共可及位点（Extended Data Fig. 10b, Methods）。以 CFuPN 标记基因 Pcp4 为例（该基因在迁移神经元 NMF 基因程序中同样高排名），作者发现迁移神经元与 CFuPN 中 Pcp4 基因的差异共可及远端元件分别包含神经元分化迁移相关TF（Nfix、Neurod2）和 SCPN 身份调控因子（Fezf2、Bcl11b）的结合位点（Extended Data Fig. 10c），提示可能存在状态特异性增强子。

最后，作者筛选了谱系和分支点特异性调控 TFs：在细胞类型特异性 CRE 中富集已知 TF motif，且该 TF 在 scRNA-seq 对应细胞中表达。这在不同发育阶段鉴定出已知和新颖的身份调控因子（Fig. 4d）。例如级联反应早期段显示 AP 相关增强子中 Dmrta2 motif 富集，该 TF 在小鼠 E12.5 祖细胞中表达（Extended Data Fig. 10e）；后期出现亚型特异性富集，包括 L2/3 CPN 中的 Cux1、Cux2、Pou3f2 motif，CFuPN 中的Bcl11b、Tbr1、Fezf2 以及 Nfe2l3、Nfia、Hivep2 motif，星形胶质细胞中的 Hes5、Sox9、Klf3 motif（Fig. 4e, Extended Data Fig. 10f）。

针对 RNA 树中 CPN 与 CFuPN 分支点，重要性评分前 40 位基因（Fig. 3d, Methods）的预测 CRE 显示特异性 TF 结合位点富集：CFuPN 分支富集 Fezf2 和 Bcl11b，CPN 分支富集 Pou3f2 和 Pou3f1（Extended Data Fig. 10d）。神经发生和神经元分化相关 TF（如 Neurog2、Neurod2）motifs 在双谱系中均富集，支持命运决定发生于有丝分裂后神经元身份获取阶段的观点。

9. FEZF2 控制 CFuPN 与 CPN 命运

为验证本发育分子图谱在解析皮层发生相关功能缺失模型表型变化的效用，作者选取 Fezf2 突变体进行研究——该基因缺失会导致皮质下投射神经元（SCPN）完全消失，但其机制及替代产生神经元的身份仍不清楚。

通过对 E15.5 和 P1 时期 Fezf2 突变小鼠发育皮层进行 scRNA-seq 检测，17,344 个对照杂合细胞与 16,117 个敲除细胞（Extended Data Fig. 11a），作者应用 NMF 基因模块分析无监督鉴定基因型差异（Extended Data Fig. 11c, Methods）。野生型 E15.5 的所有基因模块均存在于 Fezf2 数据集，其中 Fezf2 作为关键基因的 SCPN 和 CThPN 特征模块（Fig. 5a）在敲除细胞中特异性下调，这些模块中约 70% 的 Top100 基因同样显著下调（Fig. 5b, Extended Data Fig. 11d）。唯一显著上调的敲除特异性模块（Extended Data Fig. 11d）与任何野生型 E15.5 模块均不匹配，该模块富集轴突发育导向相关基因（Extended Data Fig. 11e），与突变细胞异常轴突投射的表型相符。

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a. 连接模块的基因程序，用 Fezf2 评分着色。\
b. Fezf2 基因敲除（KO）E15.5 皮质中受影响模块的表达。SCPN 和 CThPN 模块的前 30 个基因在 AP、IP 和兴奋性神经元 (N) 中的平均表达量。\
c. 通过基因型（左）和细胞类型（右）对 E15.5 对照和敲除皮质的 scRNA-seq 的 UMAP 可视化。\
d. 按基因型划分的细胞类型的比例。\
e. 在野生型图谱上训练的分类器主要将敲除特异性聚类（UMAP 插图中的红色）分配给CThPN 和 layer 5&6 CPN。DL neurons, deep-layer neurons。
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在 Fezf2 敲除小鼠中，深层神经元 SCPN 和 CThPN 被一类敲除特异性细胞群体所替代（Fig. 5c, d, Extended Data Fig. 11b）。为界定这些细胞的最近似身份，作者采用基于野生型细胞类型训练的多类随机森林分类器（Extended Data Fig. 11f）。结果显示：大多数敲除细胞被归类为 CThPN 或 L5/6 CPN（Fig. 5e, Extended Data Fig. 11g）。尽管 22% 的敲除特异性细胞在 E15.5 被分类为 SCPN，但到 P1 时期仅剩 1%，表明部分细胞短暂表达了不依赖于 Fezf2 的原始 CFuPN/SCPN 程序（Extended Data Fig. 12f）。敲除特异性 CThPN 样细胞表现出 CPN 基因表达上调（Extended Data Fig. 12k–m），而敲除特异性 CPN 样细胞则与对照组深层 CPN 和 SCPN 均显著不同（Extended Data Fig. 12j）。对敲除特异性深层神经元单独进行亚聚类分析，鉴定出两个亚群，与分类器判定结果一致（Extended Data Fig. 12a–i）。

本分析表明：Fezf2 缺失会上调 CThPN 中的 CPN 基因，并导致 SCPN 被一类与 L5/6 CPN 相似但不同的细胞所取代（Extended Data Fig. 12n）。这提示 Fezf2 在发育过程中抑制 CFuPN 的 CPN 基因程序。这些异常细胞群体并非停滞于未成熟阶段，而是形成了不同于内源性细胞类型的新身份。

最后，E13.5 对照组与 Fezf2 敲除皮层的分析未显示显著的细胞类型组成差异。仅在有丝分裂后神经元中观察到转录差异，其表型与后期时间点相似（Extended Data Fig. 12o–q）。因此，尽管 Fezf2 在祖细胞中表达（Extended Data Fig. 5f），但其对 SCPN 特化的调控作用主要发生在有丝分裂后阶段。这支持了"神经元亚型身份在有丝分裂后阶段确立"的发现。

过去三十年的广泛研究已鉴定出新皮层主要神经元群体发育调控的部分关键基因。但由于需要将所有细胞类型和发育阶段整合至统一框架中，大脑皮层细胞多样性产生的机制原理始终未明。本研究通过全面记录各皮层谱系的时序分子状态，初步确定了命运分化的候选分子效应物与调控元件。此类数据为利用 Perturb-seq 等可扩展遗传学方法进行基因功能筛选提供了基础，也将推动该方法在更广泛哺乳动物脑区的应用拓展。

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