Benchmarking brain organoid recapitulation of fetal corticogenesis
Notice bibliographique
Résumé
Brain organoids are becoming increasingly relevant to dissect the molecular mechanisms underlying psychiatric and neurological conditions. The in vitro recapitulation of key features of human brain development affords the unique opportunity of investigating the developmental antecedents of neuropsychiatric conditions in the context of the actual patients' genetic backgrounds. Specifically, multiple strategies of brain organoid (BO) differentiation have enabled the investigation of human cerebral corticogenesis in vitro with increasing accuracy. However, the field lacks a systematic investigation of how closely the gene co-expression patterns seen in cultured BO from different protocols match those observed in fetal cortex, a paramount information for ensuring the sensitivity and accuracy of modeling disease trajectories. Here we benchmark BO against fetal corticogenesis by integrating transcriptomes from in-house differentiated cortical BO (CBO), other BO systems, human fetal brain samples processed in-house, and prenatal cortices from the BrainSpan Atlas. We identified co-expression patterns and prioritized hubs of human corticogenesis and CBO differentiation, highlighting both well-preserved and discordant trends across BO protocols. We evaluated the relevance of identified gene modules for neurodevelopmental disorders and psychiatric conditions finding significant enrichment of disease risk genes especially in modules related to neuronal maturation and synapsis development. The longitudinal transcriptomic analysis of CBO revealed a two-step differentiation composed of a fast-evolving phase, corresponding to the appearance of the main cell populations of the cortex, followed by a slow-evolving one characterized by milder transcriptional changes. Finally, we observed heterochronicity of differentiation across BO models compared to fetal cortex. Our approach provides a framework to directly compare the extent of in vivo/in vitro alignment of neurodevelopmentally relevant processes and their attending temporalities, structured as a resource to query for modeling human corticogenesis and the neuropsychiatric outcomes of its alterations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».