这是有史以来最大的人类大脑地图
到目前为止，研究人员创建了最大的人类脑细胞图谱，揭示了多种细胞类型，其中许多是科学界的新发现。作者说，这项工作今天发表在《科学》、《科学进展》和《科学转化医学》上的21篇论文包中，将有助于研究疾病、认知以及是什么让我们成为人类等。
巨大的细胞图谱提供了最复杂的已知器官的详细快照。“这非常重要，”澳大利亚墨尔本弗洛里神经科学与心理健康研究所的神经科学家安东尼汉南说。Hannan补充说，研究人员以前曾使用磁共振成像等技术绘制了人脑图谱，但这是第一个在单细胞水平上绘制的整个人类大脑图谱，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类大脑奠定了基础。
这项研究是美国国立卫生研究院通过推进创新神经技术计划（AdvanceInnovativeNeurotechnologiesInitiative）进行的大脑研究的一部分-细胞普查网络（BICCN），这是数百名科学家之间的合作。该计划的目标包括对人类，非人灵长类动物和小鼠的脑细胞类型进行编目，以提高对知之甚少的脑部疾病背后的细胞机制的理解。来自21项研究的数据已在神经科学多组学档案在线存储库中公开提供。
细胞动物园KimberlySiletti是一名神经科学家，现在在荷兰乌得勒支大学医学中心工作，她的团队通过使用来自三个已故男性供体的组织样本对来自覆盖整个人类大脑的个位置的00多万个单个细胞的RNA进行测序，为该图谱奠定了基石。它们还包括一个来自女性捐赠者的运动皮层解剖，该解剖已在以前的研究中使用。他们的分析记录了种广泛的脑细胞类别，其中包括多种亚型。“我对有多少种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-在大脑的不同部位差异很大，表明不同的功能和发育历史。神经元和其他细胞类型的组合在每个区域也不同;一些细胞仅在特定位置发现。脑干-一种相对研究不足的结构，连接大脑和脊髓-拥有特别多的神经元类型，该研究的共同作者，瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所的分子系统生物学家StenLinnarsson说。“这里最大的惊喜之一是脑干是多么复杂。
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索尔克生物研究所的分子生物学家约瑟夫·埃克尔（JosephEcker）和他的同事使用来自相同三个供体的组织样本，通过表观遗传学镜头研究了大脑。他们分析了在超过50万个单个细胞中打开或关闭基因的化学标记物。充当开关的各种分子使该团队能够识别近种脑细胞类型。即使是同一类型细胞中的相同基因也可能在整个大脑中具有不同的特征。一个基因被打开，大脑前部有一个开关，另一个开关在大脑后部。“存在显着的区域差异，”该研究的共同作者，索尔克研究所的计算生物学家WeiTian说。
Ecker说，精确定位激活或阻断脑细胞中基因表达的开关可能有助于诊断脑部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。
疾病风险提高对基因转换如何导致疾病风险的理解也是加州大学圣地亚哥分校分子生物学家BingRen及其团队的重点。他们分析了来自三个捐赠者的一百多万个脑细胞如何访问和使用遗传信息。研究人员发现了某些脑细胞类型与神经精神疾病之间的联系，包括双相情感障碍，抑郁症和精神分裂症。
Ren和他的同事利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系统疾病的风险。例如，在称为小胶质细胞的细胞中，清除死亡或受损细胞，一些遗传开关的存在与阿尔茨海默病的风险密切相关。这些发现可用于测试特定基因或有缺陷的开关是否直接导致疾病的发作。“这是可能的，因为我们第一次描绘了数百种不同细胞类型的遗传开关，”Ren说。
BICCN团队的下一步是从大脑的各个部分对更多的细胞进行测序，Ren说。研究人员还将使用更多的组织样本，以建立人类大脑如何因人群和年龄组而异的图片。“这仅仅是个开始，”任正非说。
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