【上海發布】這項重要科研成果正式發布！有助于理解腦細胞的構成以及腦疾病發生發展原因
文章來源：腦科學與智能技術卓越創新中心 | 發布時間：2023-07-13 | 【打印】 【關閉】
大腦由哪些細胞組成、這些細胞的空間分布有什么規律，是腦科學的基本問題，其重要性類似于人類基因組計劃完成的DNA堿基序列。
靈長類大腦神經細胞數量巨大，它們相互連接形成了復雜而精細、支撐高級認知和行為的特定神經環路；這些細胞和環路的異常導致了多種腦疾病。大腦由哪些細胞組成、這些細胞的空間分布有什么規律，是腦科學的基本問題，其重要性類似于人類基因組計劃完成的DNA堿基序列。
與其他物種相比，靈長類動物具有更高的認知和社會能力，同時具有更大的皮層和更多細胞類型。 非人靈長類動物，由于進化上的相近，與人類具有95%以上的遺傳物質同源性和最接近的基因背景及表型特征，是許多神經系統疾病研究最合適甚至是唯一的模型動物。 比如與人類最接近的模式動物-獼猴，其大腦包含超過60億個神經元，根據它們的分子、形態或生理特征及其空間分布規律，可以將其分為數百種細胞類型，分布在數百個不同的腦區中。 解析皮層中細胞 亞型 的組成及其空間分布規律對于闡明靈長類大腦的組織規律至關重要。
圖1. 總體實驗設計。利用Stereo-seq技術采集了3只獼猴左半腦的161張厚度為10微米切片的空間轉錄組數據。同時利用顯微切割結合單細胞核轉錄組測序技術了獲得了百萬級別的獼猴大腦皮層單細胞核轉錄組數據。通過單細胞核轉錄組和空間轉錄組整合分析，繪制了食蟹猴大腦全皮層的三維單細胞空間分布圖譜。
該研究成果由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）與華大生命科學研究院、臨港實驗室、上海腦科學與類腦研究中心、騰訊AI Lab、深圳國家基因庫、瑞典皇家理工學院、卡羅林斯卡醫學院等單位106人的科研團隊合作完成。
圖2. 獼猴大腦皮層細胞類型空間分布圖譜。(A) 數百種細胞類型在獼猴大腦不同位置（上）以及5張典型代表性切片（下）上的空間分布。（B）多種細胞類型呈現各層面的分布特異性。（C）五種細胞類型及其特征基因的空間分布和表達模式。
團隊發現，大量興奮性神經元、抑制性神經元以及非神經元細胞在大腦皮層中的分布呈現明顯的各層面及各腦區的特異性。更為有趣的是，視覺和軀體感覺系統的細胞類型組成與腦區層級組織之間存在顯著的相關性，處于相同層級的腦區往往具有類似的細胞類型組成，揭示了細胞組成和腦區結構之間的關系（圖2）。
此外，攻關團隊通過與公開發表的人腦和鼠腦的單細胞數據進行跨物種比較，發現靈長類特有的分布于第四層的興奮性神經元細胞，并且這些細胞高度表達與人類疾病相關的基因，包括FOXP2, DCC以及EPHA3等。
該研究產生了較為完整的世界首套獼猴全腦皮層的單細胞以及空間轉錄組數據，為后續相關研究提供了重要的數據資源庫，現已實現公開共享（https://macaque.digital-brain.cn/spatial-omics）（圖3）。
圖3. 獼猴大腦皮層細胞類型及基因表達數據庫
未來，團隊將繼續在腦疾病機制與靶點研發、腦細胞與腦結構演化、腦功能的細胞分子機制等領域繼續團隊攻關，推動中國在這些領域持續產生原創性、引領性成果。
來源：上海發布記者 林心怡 2023年7月13日
https://mp.weixin.qq.com/s/Gur_bL7FlwC7AnQ7G_YEKw
