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新闻ˌ消息 2023年10月12日 这是有史以来最大的人脑地图研究人员对我们最复杂的器官中3000多种不同类型的细胞进行了分类。
杰玛·康罗伊
对数千种脑细胞的深入了解可以提高对疾病和认知的理解。鸣谢:丹尼斯·昆克尔显微镜/科学图片库 研究人员创建了迄今为止最大的人类脑细胞图谱，揭示了3000多种细胞类型——其中许多对科学来说是新的。这组作者说，这项工作发表在今天的《科学》、《科学进展》和《科学转化医学》上的21篇论文中，将有助于疾病、认知和使我们成为人类的因素等的研究。 巨大的细胞图谱提供了已知最复杂器官的详细快照。“这非常重要，”澳大利亚墨尔本弗洛里神经科学和精神健康研究所的神经科学家安东尼·汉南说。Hannan补充说，研究人员以前使用磁共振成像等技术绘制了人脑，但这是第一个单细胞水平的完整人脑图谱，显示了其复杂的分子相互作用。“这些类型的地图集确实为更好地了解人脑奠定了基础。” 这项研究是美国国立卫生研究院大脑研究的一部分，通过推进创新神经技术倡议-细胞普查网络(BICCN)，数百名科学家之间的合作。该计划的目标包括对人类、非人类灵长类动物和小鼠的脑细胞类型进行编目，以提高对鲜为人知的大脑疾病背后的细胞机制的理解。这21项研究的数据已经在神经科学多组学档案网上公开。 细胞动物园Kimberly Siletti是荷兰乌得勒支大学医学中心的一名神经科学家，她和她的团队使用三名已故男性捐赠者的组织样本，对覆盖整个人类大脑的106个位置的300多万个单个细胞的RNA进行测序，从而为该图谱奠定了基础。他们还包括一名女性捐献者的运动皮质解剖，该解剖曾用于之前的研究。他们的分析记录了461大类脑细胞，包括3000多种亚型。“我对有这么多不同的细胞类型感到惊讶，”Siletti说。 神经元——大脑和神经系统中发送和接收信号的细胞——在大脑的不同部分差异很大，表明了不同的功能和发展历史。神经元和其他细胞类型的混合在每个区域也不同；一些细胞只在特定的位置被发现。这项研究的合著者、瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院的分子系统生物学家斯登冲锋枪·林纳松说，脑干——一种连接大脑和脊髓的相对较少研究的结构——包含了特别多的神经元类型。"令人惊讶的是脑干是如此的复杂." 其他研究深入研究了不同细胞中基因调控和表达的机制。加利福尼亚州拉霍亚市索尔克生物研究所的分子生物学家约瑟夫·埃克和他的同事们通过表观遗传学的视角，利用来自这三位捐赠者的组织样本，对大脑进行了研究。他们分析了50多万个单个细胞中开启或关闭基因的化学标记。充当开关的各种分子使该团队能够识别近200种脑细胞类型。甚至同一类型细胞中的同一基因在整个大脑中也可能有不同的特征。一个基因被打开，一个开关在大脑的前面，另一个在后面。索尔克研究所的计算生物学家、该研究的合著者田薇说:“存在显著的地区差异。 埃克说，精确定位脑细胞中激活或阻断基因表达的开关可能有助于诊断大脑疾病和开发量身定制的治疗方法。“这是我们正在构建的工具箱中的另一个工具，”他说。 疾病风险加州大学圣地亚哥分校的分子生物学家Bing Ren和他的团队致力于增进对基因转换如何增加疾病风险的理解。他们分析了来自三个捐赠者的100多万个脑细胞是如何获取和使用遗传信息的。研究人员发现了某些脑细胞类型和神经精神障碍之间的联系，包括双相情感障碍，抑郁症和精神分裂症。 任和他的同事使用细胞类型数据来预测基因开关如何影响基因调控并增加神经疾病的风险。例如，在清除死亡或受损细胞的小胶质细胞中，一些基因开关的存在与阿尔茨海默病的风险密切相关。这些发现可以用来测试特定的基因或错误的开关是否直接导致疾病的发作。“这之所以成为可能，是因为我们首次描绘了数百种不同细胞类型的基因开关，”任说。 Ren说，BICCN团队的下一步是对大脑所有部分的更多细胞进行测序。研究人员还将研究更多的组织样本，以构建人类大脑如何在不同人群和年龄组中变化的图像。“这只是开始，”任说。doi::https:///10.1038/d41586-023-03192-2 |
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