科學(xué)家通過單細(xì)胞和時空轉(zhuǎn)錄組研究，首次解析迄今為止跨時間點最廣（GW6-GW23）、面積最大（最大4cm x 3cm）的人腦多區(qū)域時空發(fā)育轉(zhuǎn)錄組圖譜，為解碼人腦發(fā)育及區(qū)域特化研究提供了新見解。日前，相關(guān)研究成果發(fā)表在《細(xì)胞》上。

腦是人類最復(fù)雜和神秘的器官。解剖學(xué)上，腦可以被劃分為不同的區(qū)域，包括端腦、間腦、中腦以及小腦等。不同腦區(qū)具有特殊的輸入輸出連接，執(zhí)行各種重要的功能。人腦“黑匣子”的奧秘讓整個世界為之重視并探索，然而，在人類腦發(fā)育過程中，區(qū)域特化的研究，腦細(xì)胞類型的變化特征和空間分布特點仍面臨許多難關(guān)。

為深入研究發(fā)育中人腦神經(jīng)元的區(qū)域特征，研究者對33個人類胚胎多個發(fā)育時間點（GW6- GW23）、不同腦區(qū)進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組研究，鑒定出免疫細(xì)胞、神經(jīng)前體細(xì)胞、谷氨酸能神經(jīng)元、GABA能神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞、中胚層來源細(xì)胞等19個主要亞型，繪制了人腦發(fā)育中的動態(tài)變化圖譜。由于空間組織對于理解不同類型腦細(xì)胞的生理功能以及信號相互作用至關(guān)重要，研究者進(jìn)而揭示了發(fā)育中人腦不同腦區(qū)由不同細(xì)胞類型組成的有序分布模式。

研究者發(fā)現(xiàn)了發(fā)育中的人腦中神經(jīng)前體細(xì)胞時空多樣性和關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，鑒定并呈現(xiàn)了發(fā)育早期具有特定空間分布特點的RG細(xì)胞亞型，揭示了這些RG細(xì)胞有助于隨后不同腦區(qū)神經(jīng)元的特化，同時發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元互作也會促進(jìn)神經(jīng)元的區(qū)域特化，為人腦發(fā)育、神經(jīng)元的區(qū)域特化和相關(guān)疾病的深入研究提供了寶貴資源。

據(jù)悉，中國科學(xué)院動物研究所研究員焦建偉、廣州國家實驗室研究員董驥、北京大學(xué)研究員杜鵬和北京大學(xué)副研究員靳蕾為本文共同通訊作者。中國科學(xué)院動物研究所博士后李妍昕、博士后李忠秋、廣州國家實驗室助理研究員王長亮、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院畢業(yè)博士生楊敏為本文的共同第一作者。中國科學(xué)院動物研究所研究員王雁玲團(tuán)隊參與了項目協(xié)作?；蚩萍计髽I(yè)安諾優(yōu)達(dá)參與本研究，承擔(dān)scRNA-seq、Stereo-seq實驗、測序、基礎(chǔ)分析等服務(wù)，為本研究合作作者單位之一。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.11.016

來源：中國科學(xué)報