世界首套单细胞分辨率猕猴大脑皮层细胞空间分布图谱发布

[本刊讯] 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人组成的团队，采用自主研发的超高精度大视野空间转录组测序技术Stereoseq和高通量单细胞核转录组测序技术DNBelab C4 snRNA-seq，成功绘制出猕猴大脑皮层的细胞类型分类树，揭示了细胞类型组成和灵长类脑区层级结构之间的关系，为进一步研究各类神经元间的连接提供了分子细胞基础。成果2023年7月12日发表于《细胞》杂志上。

灵长类大脑神经细胞数量巨大，相互连接形成复杂而精细、支撑高级认知和行为的特定神经环路，细胞和环路的异常会导致多种脑疾病。与其他物种相比，灵长类动物具更高的认知和社会能力，也具有更多的皮层和更多的细胞类型。与人类最接近的猕猴，其大脑包含60多亿个神经元，据其组成分子、形态或生理特征及其空间分布规律，可将其分为数百种细胞类型，它们分布于数百个不同脑区。解析皮层中细胞亚型的组成及其空间分布规律，对阐明灵长类大脑的組织规律至关重要。

该研究采用大视野空间转录组测序方法Stereo-seq，通过自主开发的可制备猕猴大脑厘米尺度薄切片方法，结合高通量单细胞核转录组测序技术DNBelab C4 snRNA-seq，以及基于人工智能的分析流程，“画”出了首个猕猴全皮层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，提供了完整的灵长类大脑数据。

研究发现，大量兴奋性神经元、抑制性神经元以及非神经元在大脑皮层中的分布，呈现明显的各层面和各脑区的特异性，且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由类似的细胞类型组成，这揭示了细胞组成和脑区结构之间的关系。通过与已有的人脑和鼠脑单细胞数据的跨物种比较，发现了灵长类特有的分布于第四层的兴奋性神经元，这些细胞高度表达与人类疾病相关的基因，包括FOXP2、DCC和EPHA3等。

该研究获得的较完整的首套猕猴全脑皮层的单细胞及空间转录组数据现已公开共享，为后续研究提供了重要的数据资源库。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进行原创性、引领性研究。

（晓 工）