[本刊訊] 由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）與華大生命科學(xué)研究院、臨港實驗室、上海腦科學(xué)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(xué)院、卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院等單位106人組成的團隊，采用自主研發(fā)的超高精度大視野空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)Stereoseq和高通量單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)DNBelab C4 snRNA-seq，成功繪制出獼猴大腦皮層的細(xì)胞類型分類樹，揭示了細(xì)胞類型組成和靈長類腦區(qū)層級結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，為進一步研究各類神經(jīng)元間的連接提供了分子細(xì)胞基礎(chǔ)。成果2023年7月12日發(fā)表于《細(xì)胞》雜志上。

靈長類大腦神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量巨大，相互連接形成復(fù)雜而精細(xì)、支撐高級認(rèn)知和行為的特定神經(jīng)環(huán)路，細(xì)胞和環(huán)路的異常會導(dǎo)致多種腦疾病。與其他物種相比，靈長類動物具更高的認(rèn)知和社會能力，也具有更多的皮層和更多的細(xì)胞類型。與人類最接近的獼猴，其大腦包含60多億個神經(jīng)元，據(jù)其組成分子、形態(tài)或生理特征及其空間分布規(guī)律，可將其分為數(shù)百種細(xì)胞類型，它們分布于數(shù)百個不同腦區(qū)。解析皮層中細(xì)胞亞型的組成及其空間分布規(guī)律，對闡明靈長類大腦的組織規(guī)律至關(guān)重要。

該研究采用大視野空間轉(zhuǎn)錄組測序方法Stereo-seq，通過自主開發(fā)的可制備獼猴大腦厘米尺度薄切片方法，結(jié)合高通量單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)DNBelab C4 snRNA-seq，以及基于人工智能的分析流程，“畫”出了首個獼猴全皮層三維單細(xì)胞空間分布圖譜，為系統(tǒng)分析細(xì)胞類型在皮層內(nèi)各層面特異和區(qū)域特異的分布，以及基因表達(dá)特征，提供了完整的靈長類大腦數(shù)據(jù)。

研究發(fā)現(xiàn)，大量興奮性神經(jīng)元、抑制性神經(jīng)元以及非神經(jīng)元在大腦皮層中的分布，呈現(xiàn)明顯的各層面和各腦區(qū)的特異性，且視覺和軀體感覺系統(tǒng)的細(xì)胞類型組成與腦區(qū)層級組織之間，存在顯著的相關(guān)性，處于相同層級的腦區(qū)往往由類似的細(xì)胞類型組成，這揭示了細(xì)胞組成和腦區(qū)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。通過與已有的人腦和鼠腦單細(xì)胞數(shù)據(jù)的跨物種比較，發(fā)現(xiàn)了靈長類特有的分布于第四層的興奮性神經(jīng)元，這些細(xì)胞高度表達(dá)與人類疾病相關(guān)的基因，包括FOXP2、DCC和EPHA3等。

該研究獲得的較完整的首套獼猴全腦皮層的單細(xì)胞及空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)現(xiàn)已公開共享，為后續(xù)研究提供了重要的數(shù)據(jù)資源庫。團隊將繼續(xù)在腦疾病機制與靶點研發(fā)、腦細(xì)胞與腦結(jié)構(gòu)演化、腦功能的細(xì)胞分子機制等領(lǐng)域進行原創(chuàng)性、引領(lǐng)性研究。

（曉 工）