Cell：大型人类大脑基因图谱

　　

生物通报道  艾伦脑科学研究所的科学家们近日在新研究中对人类和小鼠大脑的细胞和分子构成进行了解析，通过分析大脑中约1000种基因的表达鉴别了人类大脑不同区域间、人类个体大脑间，以及人类与小鼠大脑间的相似与不同之处。该研究成果在线发布在4月13日的《细胞》（Cell）杂志上。

该研究显示人类个体间具有高度的相似性。在大脑三个特定区域检测的近1000种基因中只有5%在人类个体间显示出表达差异。此外，将这一数据集与艾伦小鼠大脑图谱（Allen Mouse Brain Atlas）中的数据比较，证实在人类与小鼠间存在极大的一致性，人类视觉皮质与小鼠同一区域共享79%的基因表达。

该数据集通过艾伦大脑图谱数据门户（ALLEN Brain Atlas data portal，www.brain-map.org）对公众开放，有望推动各科学团体进一步的研究发现。具体而言，它包含了大约1000种基因详细的、分子水平原位杂交基因表达数据，这些基因被证实在几个无疾病成年人大脑（包括男性和女性）的两个不同皮质区中参与了疾病或神经功能。

在本研究中分析的基因可以分为三类：皮质中的细胞类型的标志基因；特定神经功能或中枢神经系统疾病相关基因；以及对理解不同物种神经进化有价值的基因。

人类的大脑

发布的分析结果揭示出人类皮质（复杂信息处理区）的不同区域，尤其是颞叶皮层和视觉皮质之间的基因表达具有高度一致性。在这些区域中表达的大部分基因，84%显示出皮质区间的一致的表达模式。这一研究发现支持了整个皮质运用共同的组织和功能原则这一假说，因此详细研究某一区域——例如视觉皮质——为揭示整个大脑运行机制带来了希望。该研究还显示了人类个体间基因表达的广泛保守性。在研究分析的基因中，只有46个（5%）基因在个体、无疾病人类大脑间显示出差异表达。

物种间差异

一些研究结果指出了人类与小鼠之间的差异和相似之处。由于小鼠是研究人类大脑功能和疾病最常用的模型，了解其如何很好地代表人类系统，以及其准确性可能受限之处具有至关重要的意义。总体而言，这些研究结果表明两个物种间的基因表达具有良好的保守性。不过尽管大部分基因表达相似，研究作者也报道了一些显著的差异。

研究结果揭示了每个物种特异性的不同的分子标记。追踪这些归属于特定细胞类型的基因，研究作者指明了每种皮质细胞类型独特的分子标记。这些分子标记或可反映及促成物种特异性功能。

根据该研究的结果，在视觉皮质只有21%的基因表达显示出人类和小鼠间差异，而这些差异的特性或能揭示出更多关于人类独特性的信息。尽管所观察在疾病和进化类别中的基因间差异很小，然而在细胞类型类别中基因却显示出显著的差异，其中大量的基因已知与细胞间的沟通有关。这些数据表明细胞内沟通或是人类独特大脑功能的一个关键环节。

推动该领域

到目前为止，其他检测人类基因表达的研究或是针对大脑的分割区域，或是一套选择性的基因，缺乏特异的解剖信息。这一人类大脑数据集同艾伦小鼠大脑图谱及已经发布的数以百计的研究一样，利用数据证实将高分辨率、细胞水平的空间信息与基因表达分析研究相结合，将帮助科学家们获取更多关于促成细胞类型、神经回路以及最终大脑功能的基因的信息。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Large-Scale Cellular-Resolution Gene Profiling in Human Neocortex Reveals Species-Specific Molecular Signatures

Although there have been major advances in elucidating the functional biology of the human brain, relatively little is known of its cellular and molecular organization. Here we report a large-scale characterization of the expression of 1,000 genes important for neural functions by in situ hybridization at a cellular resolution in visual and temporal cortices of adult human brains. These data reveal diverse gene expression patterns and remarkable conservation of each individual gene's expression among individuals (95%), cortical areas (84%), and between human and mouse (79%). A small but substantial number of genes (21%) exhibited species-differential expression. Distinct molecular signatures, comprised of genes both common between species and unique to each, were identified for each major cortical cell type. The data suggest that gene expression profile changes may contribute to differential cortical function across species, and in particular, a shift from corticosubcortical to more predominant corticocortical communications in the human brain.