《Cell》猕猴皮层单细胞空间分布图

最近，一个由近100名科学家组成的研究小组绘制了猕猴皮层的细胞类型分类图，并利用自主开发的空间模型揭示了细胞类型组成与灵长类动物大脑各区域之间的关系。

　　

近日，一个由近100名科学家组成的研究小组利用自主研发的空间转录组测序技术Stereo-seq和snRNA-seq技术，绘制了猕猴皮层的细胞类型分类图谱，揭示了细胞类型组成与灵长类动物大脑各区域之间的关系，为进一步研究神经回路提供了分子和细胞基础。

这项研究发表在《Cell》杂志上。

灵长类动物有大量的神经元，形成复杂的神经回路，支持高级认知和行为。这些细胞和电路的破坏会导致各种脑部疾病。了解大脑中细胞的组成和空间分布，以及它们之间的关系，是神经科学的一个基本问题，就像化学中的元素周期表、地理发现中的世界地图，或者通过人类基因组测序发现的DNA碱基序列一样。

与其他物种相比，灵长类动物，包括与人类最接近的动物模型猕猴，拥有更高的认知和社交能力，以及更大的皮层和更多的细胞类型。例如，猕猴的大脑有超过60亿个细胞，根据它们的分子、形态或生理特征可以分为数百种细胞类型，它们的空间分布跨越了数百个不同的大脑区域。

破译皮层中细胞亚型的组成和空间分布模式对于理解灵长类动物大脑的组织原理至关重要。

在这项研究中，科学家们利用了一种新开发的名为Stereo-seq的大视场空间转录组方法，以及一种独立开发的方法，为实验准备了厘米级的猕猴大脑薄片。

通过结合大规模单细胞转录组分析，他们获得了食蟹猕猴整个皮层的完整三维单细胞图谱，为系统分析皮层内细胞类型分布特异性、区域特异性以及分子特征提供了指导。

此外，科学家发现谷氨酸能神经元、GABA能神经元和非神经元细胞在整个大脑皮层的分布表现出明显的皮质和区域特异性。有趣的是，在视觉和体感系统中，细胞类型组成与大脑区域的等级组织之间存在显著的相关性。

同一层次的脑区往往具有相似的细胞类型组成，揭示了细胞组成与脑区结构之间的关系。

此外，通过与人类和小鼠大脑公开的单细胞数据进行跨物种比较，科学家们发现了灵长类动物特有的谷氨酸能神经元细胞，这些细胞主要位于第4层，并高度表达与人类疾病相关的基因，包括FOXP2、DCC和EPHA3。

本研究建立了完整的猕猴大脑皮层单细胞和空间转录组学数据集，为今后的研究提供了重要的数据资源。这些数据现在可以在https://macaque.digital-brain.cn/spatial-omics上公开获得。

在未来，团队将继续关注脑疾病的机制和靶点发育，脑细胞和结构进化，以及脑功能的细胞和分子机制。

中国科学院提供