Redian新闻
>
【最新】这项重要科研成果正式发布!有助于理解脑细胞的构成以及脑疾病发生发展原因

【最新】这项重要科研成果正式发布!有助于理解脑细胞的构成以及脑疾病发生发展原因

公众号新闻

  //  

大脑由哪些细胞组成、这些细胞的空间分布有什么规律,是脑科学的基本问题,其重要性类似于人类基因组计划完成的DNA碱基序列。

7月12日晚, Cell期刊在线发表了题为“Single-cell spatial transcriptome reveals cell-type organization in macaque cortex”的研究论文,该研究利用我国自主研发的超高精度大视场空间转录组测序技术Stereo-seq和高通量单细胞核转录组测序技术DNBelab C4 snRNA-seq,成功绘制了猕猴大脑皮层的细胞类型分类树,为进一步理解脑结构和功能提供了重要的基础数据库,将有助于理解脑细胞的构成以及脑疾病发生发展的原因。详见↓


灵长类大脑神经细胞数量巨大,它们相互连接形成了复杂而精细、支撑高级认知和行为的特定神经环路;这些细胞和环路的异常导致了多种脑疾病。大脑由哪些细胞组成、这些细胞的空间分布有什么规律,是脑科学的基本问题,其重要性类似于人类基因组计划完成的DNA碱基序列。
与其他物种相比,灵长类动物具有更高的认知和社会能力,同时具有更大的皮层和更多细胞类型。非人灵长类动物,由于进化上的相近,与人类具有95%以上的遗传物质同源性和最接近的基因背景及表型特征,是许多神经系统疾病研究最合适甚至是唯一的模型动物。比如与人类最接近的模式动物-猕猴,其大脑包含超过60亿个神经元,根据它们的分子、形态或生理特征及其空间分布规律,可以将其分为数百种细胞类型,分布在数百个不同的脑区中。解析皮层中细胞亚型的组成及其空间分布规律对于阐明灵长类大脑的组织规律至关重要。



图1. 总体实验设计。利用Stereo-seq技术采集了3只猕猴左半脑的161张厚度为10微米切片的空间转录组数据。同时利用显微切割结合单细胞核转录组测序技术了获得了百万级别的猕猴大脑皮层单细胞核转录组数据。通过单细胞核转录组和空间转录组整合分析,绘制了食蟹猴大脑全皮层的三维单细胞空间分布图谱。


该研究成果由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)与华大生命科学研究院、临港实验室、上海脑科学与类脑研究中心、腾讯AI Lab、深圳国家基因库、瑞典皇家理工学院、卡罗林斯卡医学院等单位106人的科研团队合作完成。

研究采用了一种新开发的大视野空间转录组Stereo-seq方法,并结合任务需要,自主开发了一种制备猕猴大脑厘米尺度薄切片的方法。结合大规模的单细胞转录组分析,攻关团队获得了食蟹猴全皮层的三维单细胞空间分布图谱,为系统分析细胞类型在皮层内各层面特异和区域特异的分布,以及基因表达特征提供了目前最完整的灵长类大脑数据(图1)。

这项工作为进一步理解脑结构和功能提供了重要的基础数据库,将有助于理解脑细胞的构成以及脑疾病发生发展的原因,是具有里程碑意义的进展。



图2. 猕猴大脑皮层细胞类型空间分布图谱。(A) 数百种细胞类型在猕猴大脑不同位置(上)以及5张典型代表性切片(下)上的空间分布。(B)多种细胞类型呈现各层面的分布特异性。(C)五种细胞类型及其特征基因的空间分布和表达模式。


团队发现,大量兴奋性神经元、抑制性神经元以及非神经元细胞在大脑皮层中的分布呈现明显的各层面及各脑区的特异性。更为有趣的是,视觉和躯体感觉系统的细胞类型组成与脑区层级组织之间存在显著的相关性,处于相同层级的脑区往往具有类似的细胞类型组成,揭示了细胞组成和脑区结构之间的关系(图2)。



此外,攻关团队通过与公开发表的人脑和鼠脑的单细胞数据进行跨物种比较,发现灵长类特有的分布于第四层的兴奋性神经元细胞,并且这些细胞高度表达与人类疾病相关的基因,包括FOXP2, DCC以及EPHA3等。



该研究产生了较为完整的世界首套猕猴全脑皮层的单细胞以及空间转录组数据,为后续相关研究提供了重要的数据资源库,现已实现公开共享(https://macaque.digital-brain.cn/spatial-omics)(图3)。



图3. 猕猴大脑皮层细胞类型及基因表达数据库


未来,团队将继续在脑疾病机制与靶点研发、脑细胞与脑结构演化、脑功能的细胞分子机制等领域继续团队攻关,推动中国在这些领域持续产生原创性、引领性成果。



资料:中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心

编辑:林心怡

微信扫码关注该文公众号作者

戳这里提交新闻线索和高质量文章给我们。
相关阅读
【最新】上海市慈善事业发展状况报告(2022年度)发布对对子入门:对仗苹果正式发布WWDC23预告/马斯克展开中国行/多位AI权威警告「人类灭绝」威胁【长岛/大颈】H Mart周年庆海报第1期!宝藏捡漏史低!泰好吃食品展原味登场!广西审计:一高校获1.31亿科研经费,科研成果转化率为零望江南 天时新规出台!2025年起,这类车一律不得在澳洲出售!专家:有助于减少车祸发生研究称每天小睡片刻有助于大脑健康正向教养:当孩子犯错时,父母先做“1件事”有助于孩子更勇于承担错误!伊利诺伊大学最新研究:目标感越强越有助于学习,但很多父母不敢放手优脑银河魏可成:修复脑功能网络,脑疾病的下一代创新疗法多组学技术有助于设计下一代新冠肺炎药物和疫苗 | NSR有助于组织治理的 5 项开源原则 | Linux 中国【谁言寸草心】《回娘家》附《母親節隨筆》获得诺奖后,科学家科研成果产出效率和质量或会明显下降;韦布空间望远镜发布土星高清照片 | 环球科学要闻2023世界显示产业大会创新成果正式发布人类重大突破!加美最新癌症疫苗有助于挽救数百万人的生命!神十六乘组进驻空间站;新研究或有助预测阿尔茨海默病发病风险丨科技早新闻【最新】为骨巨细胞瘤成人患者提供新的治疗选择!上海研发生产的又一款创新药获批上市《埃隆·马斯克传》节选:万亿级的推文有助于大模型的训练【最新】纯电动,氢燃料……环卫装备新能源化成果了解一下↓这不是科幻!这是我军科研成果!评论丨给优质券商松绑 ,有助于发挥"头雁效应"28岁逝去,她可能死于自己热爱的运动引起的大脑疾病坐月子时怎么吃,有助于身体恢复?农贸市场卖早点了曾1年内收购5家公司,脑疾病药物开发公司闯关IPO,核心产品已至临床Ⅲ期双声子 夏候应季【最新】杭州亚运会主题歌曲及颁奖物资正式发布!一起来看背后有哪些设计故事→嘉宾公布!5个新材料项目深度对接,络绎科学高校科研成果产业化项目线下路演限时报名中一高校获1.31亿科研经费,科研成果转化率为0哪种饮食更有助于女性受孕?| 一周科技苹果正式发布WWDC23预告/马斯克展开中国之行/ofo创始人戴威再陷创业困境AI为你选取科研成果信息,每天看这10条就够了 │ SciFilter焕新上线刚刚!2024 QS世界大学排名,正式发布!有史以来最大改革!谁获益?谁被虐?谁不服?
logo
联系我们隐私协议©2024 redian.news
Redian新闻
Redian.news刊载任何文章,不代表同意其说法或描述,仅为提供更多信息,也不构成任何建议。文章信息的合法性及真实性由其作者负责,与Redian.news及其运营公司无关。欢迎投稿,如发现稿件侵权,或作者不愿在本网发表文章,请版权拥有者通知本网处理。