人腦是人體最復雜的器官，科學家一直對其進行研究。2023年10月12日，分別刊發(fā)于《科學》《科學進展》《科學-轉化醫(yī)學》的21篇論文，公布并闡釋了迄今最大的人類腦細胞圖譜，揭示了3 000多種腦細胞類型的特征，其中許多是科學上的新發(fā)現(xiàn)。

這一巨大的細胞圖譜提供了大腦的詳細快照，有助于深入了解人腦的獨特之處，推動腦部疾病、認知能力等方面的研究。

據(jù)悉，上述研究是美國國立衛(wèi)生研究院“推進創(chuàng)新神經(jīng)技術腦研究計劃——細胞普查網(wǎng)絡”(BICCN)的一部分。該計劃旨在對人類、非人類靈長類動物、小鼠等的腦細胞類型進行編目，以提高對知之甚少的大腦疾病背后細胞機制的理解。

澳大利亞墨爾本大學弗洛里神經(jīng)科學與心理健康研究所神經(jīng)科學家Anthony Hannan表示，研究人員曾使用磁共振成像技術等繪制人腦圖譜，但上述研究公布的是第一張單細胞水平完整人腦圖譜，展示了復雜的分子相互作用。該圖譜為更好了解人類大腦奠定了基礎。

在該研究中，荷蘭烏得勒支大學醫(yī)學中心神經(jīng)科學家Kimberly Siletti及其團隊，利用3名已故男性捐贈者的組織樣本，對覆蓋整個人類大腦106個部位的300多萬個個體細胞進行了RNA測序。這為圖譜的完成筑牢了基石。

Siletti等人還對一名女性捐贈者的運動皮層進行了解剖，分析記錄了腦細胞的461個大類，其中包括3 000多種亞型。

該研究中的其他團隊則深入探討了基因在不同細胞中的調(diào)節(jié)和表達機制。

美國索爾克生物研究所分子生物學家Joseph Ecker和同事使用上述3名男性的組織樣本，分析了50多萬個細胞中開啟或關閉基因的化學標記。

充當開關的各種分子使科學家能夠識別近200種腦細胞類型。即使是同一類型細胞中的同一基因，在整個大腦中也可能具有不同的特征，存在顯著的區(qū)域性差異。

Ecker說，確定激活或阻斷腦細胞基因表達的開關，可能有助于診斷大腦疾病、開發(fā)量身定制的治療方法。

美國加州大學圣迭戈分校分子生物學家任兵團隊還對基因開關如何導致疾病風險進行了深入分析。他們同樣借助3名男性的組織樣本，分析了100多萬個腦細胞是如何獲取和使用基因信息的。

任兵等人發(fā)現(xiàn)了某些腦細胞類型與神經(jīng)精神障礙，如雙相情感障礙、抑郁癥和精神分裂癥等的聯(lián)系。他們利用細胞類型數(shù)據(jù)預測了基因開關如何影響基因調(diào)節(jié)并增加神經(jīng)系統(tǒng)疾病的風險。例如，在清除死亡或受損細胞的小膠質(zhì)細胞中，一些基因開關與阿爾茨海默病風險密切相關。

任兵介紹，BICCN團隊下一步將研究更多的組織樣本，對大腦各部分的更多細胞進行測序，以了解人類大腦在不同年齡人群中的變化。