國際腦科學(xué)計(jì)劃-細(xì)胞普查聯(lián)盟（BICCN）近日發(fā)表了迄今為止最全面詳細(xì)的小鼠完整大腦細(xì)胞類型的特性描述和分類，對(duì)大腦的結(jié)構(gòu)和組織以及單個(gè)腦細(xì)胞和神經(jīng)回路的功能提供了見解，也為進(jìn)一步研究哺乳動(dòng)物大腦的發(fā)育和演化提供了一項(xiàng)工具，包括不同類型細(xì)胞的組織可能如何造成神經(jīng)系統(tǒng)疾病。這一系列研究發(fā)表于《自然》。
哺乳動(dòng)物大腦復(fù)雜多樣的活動(dòng)受高度特化的神經(jīng)回路控制，這些回路由功能特性各異的眾多細(xì)胞類型組成。為了理解大腦的運(yùn)作，需要詳細(xì)了解腦的細(xì)胞類型及回路的組織和功能。過去探測大腦的工作受限于選定區(qū)域，BICCN的研究提供了對(duì)整個(gè)小鼠大腦的詳細(xì)調(diào)查。
在旗艦論文中，美國艾倫腦科學(xué)研究所的曾紅葵與合作者描述了如何從結(jié)合了約400萬細(xì)胞的單細(xì)胞RNA測序和約430萬細(xì)胞的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)中創(chuàng)建出這一高分辨率圖譜。他們提出了一個(gè)四級(jí)分類的圖譜：34類、338個(gè)亞類、1201個(gè)超型、5322個(gè)細(xì)胞群。研究表明了不同腦區(qū)細(xì)胞類型組織的獨(dú)特特征，其中背側(cè)區(qū)域含有細(xì)胞類型較少，但多樣性較高，而腹側(cè)含有大量彼此更為緊密關(guān)聯(lián)的神經(jīng)元類型。轉(zhuǎn)錄因子在決定整個(gè)大腦細(xì)胞類型分類中的作用得到了確認(rèn)。
在另一篇論文中，索爾克生物學(xué)研究所的Joseph Ecker與合作者比較了人類、獼猴、狨猴和小鼠初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層的基因調(diào)控。他們發(fā)現(xiàn)了與多發(fā)性硬化、厭食和煙癮相關(guān)的遺傳變異中的保守特征。這些發(fā)現(xiàn)表明了大腦圖譜的價(jià)值，可用于識(shí)別造成神經(jīng)系統(tǒng)疾病和特性的遺傳變異。這一系列中的其他論文識(shí)別了影響特化細(xì)胞功能的細(xì)胞特異性遺傳特征，或探索了大腦不同部分細(xì)胞類型如何形成聯(lián)系。
此次研究共含9篇論文，在同期發(fā)表的新聞?dòng)^點(diǎn)文章中，哥倫比亞大學(xué)的Maria Antonietta Tosches表示，細(xì)胞類型圖譜的重要性不僅在于在細(xì)胞尺度上理解大腦結(jié)構(gòu)，也在于對(duì)大腦演化做出準(zhǔn)確推斷。澳大利亞紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的Heather Lee也表示，相關(guān)研究為神經(jīng)生物學(xué)和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的許多重要發(fā)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
研究人員分析了單個(gè)小鼠大腦的101個(gè)slide-seq切片，從而深入全面了解整個(gè)大腦的細(xì)胞類型。這張可視化圖中切片被堆疊在一起，以說明小鼠大腦已知主要區(qū)域的覆蓋情況，不同區(qū)域以不同顏色標(biāo)出。圖片來自：Macosko&Chen實(shí)驗(yàn)室
通過單核分析將數(shù)百萬個(gè)細(xì)胞分成近5000種細(xì)胞類型（左），然后映射到slide-seq空間數(shù)據(jù)集上（右）。圖片來自：Macosko&Chen實(shí)驗(yàn)室
左上-基于解剖腦區(qū)的小鼠大腦的3D效果圖；左下-不同腦區(qū)標(biāo)志為不同顏色的小鼠大腦3D效果圖；右上右下-小鼠大腦的垂直切片，不同顏色代表不同細(xì)胞類型，圓圈代表根據(jù)表觀基因組分析在小鼠大腦中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞類型的數(shù)量和多樣性。圖片來自：索爾克研究所
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06800-3
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06805-y
本文鏈接：國際腦科學(xué)團(tuán)隊(duì)解析小鼠大腦詳細(xì)圖譜http://www.lensthegame.com/show-11-1744-0.html
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