10篇Nature首次揭示小鼠完整大脑详细图谱,曾红葵、庄小威、任兵等人参与

发表时间:2023-12-14 17:34

导语

大脑是神经系统最高级的部分。2013年,美国NIH启动“美国脑计划”。随着技术的不断更迭,2017年,NIH继续启动BICCN(BRAIN Initiative Cell Census Network)项目,该项目是脑计划的重要组成部分,旨在对人类、猴子和小鼠大脑中的不同细胞类型进行全面识别和归类。


几个月前,BICCN连发21篇论文,揭示了迄今最全面的人类脑细胞图谱。

而就在本周,《自然》杂志发表了共10篇来自于BICCN组织的新论文,这些论文对整个小鼠大脑进行了详细调查,提供了全面而详细的小鼠完整大脑细胞类型的特性描述和分类。值得一提的是,华裔科学家、艾伦脑科学研究所所长曾红葵是这项研究的领导者。


此次研究成果是BICCN在继人类脑细胞图谱后的又一大进步,这得益于科学家们对脑科学的深入研究和探索,它为人类认识自身和疾病治疗提供了重要的线索。


单细胞测序网讯:12月14日,《自然》发表了一系列来自脑科学计划-细胞普查联盟(BICCN)的论文,报告了迄今为止最为全面详细的小鼠完整大脑细胞类型的特性描述和分类。


这些发现对大脑的结构和组织,以及单个脑细胞和神经回路的功能提供了见解。此外,这些工作还提供了一项工具可供进一步研究哺乳动物大脑的发育和演化,包括不同类型细胞的组织可能如何造成神经系统疾病。

哺乳动物大脑复杂多样的活动受高度特化的神经回路控制,这些回路由功能特性各异的众多细胞类型组成。为了理解大脑的运作,需要详细了解脑的细胞类型及回路的组织和功能。在过去,探测大脑的工作受限于选定区域,但本周BICCN工作组发表的10篇新论文以及相关工作提供了对整个小鼠大脑的详细调查。
         
研究人员分析了单个小鼠大脑的101个slide-seq切片,从而深入全面了解整个大脑的细胞类型。这张可视化图中切片被堆叠在一起,以说明小鼠大脑已知主要区域的覆盖情况,不同区域以不同颜色标出。图片来自Macosko&Chen实验室
         
其中,Zizhen Yao、曾红葵和同事描述了如何从结合了约400万细胞的单细胞RNA测序和约430万细胞的空间转录组学数据中,创建出这一高分辨率图谱。
             
左上-基于解剖脑区的小鼠大脑的3D效果图;左下-不同脑区标志为不同颜色的小鼠大脑3D效果图;右上右下-小鼠大脑的垂直切片,不同颜色代表不同细胞类型,圆圈代表根据表观基因组分析在小鼠大脑中发现的细胞类型的数量和多样性,图片来自索尔克研究所

他们还提出了一个四级分类的图谱:34类、338个亚类,1201个超型、5322个细胞群。发现不同脑区细胞类型组织的独特特征,其中背侧区域含有细胞类型较少,但多样性较高,而腹侧含有大量彼此更为紧密关联的神经元类型。转录因子在决定整个大脑细胞类型分类中的作用得到了确认。

通过单核分析将数百万个细胞分成近5000种细胞类型(左),然后映射到slide-seq空间数据集上(右)。图片来自Macosko&Chen实验室      
         
在另一篇论文中,Joseph Ecker、任兵等人比较了人类、猕猴、狨猴和小鼠初级运动皮层的基因调控。他们发现了与多发性硬化、厌食和烟瘾相关的遗传变异中的保守特征。这些发现表明了大脑图谱的价值,可用于识别造成神经系统疾病和特性的遗传变异。
         
这一系列中的另外几篇论文识别了影响特化细胞功能的细胞特异性遗传特征,探索了大脑不同部分细胞类型如何形成联系。
         
         
艾伦脑科学研究所所长、神经科学家曾红葵在谈到该项研究时,兴奋地表示,“我们开始了解大脑是如何通过拥有所有不同的细胞类型以及它们之间的关系来组织的,不同细胞类型之间的关系是非常一致的,细胞类型的层次组织是相互关联的,这很可能反映了它们的进化史。”
         
         
在一篇同时发表的新闻与观点讨论中,Maria Antonietta Tosches表示,“细胞类型图谱的重要性,不仅在于在细胞尺度上理解大脑结构,也在于对大脑演化做出准确推断。”。   
         
Heather Lee补充道,“本期发表的这些工作为神经生物学和神经系统疾病的许多重要发现奠定了坚实基础。”

文章来源于公众号-深究科学
林 岩 | 整理
参考资料:
https://www.nature.com/articles/d41586-023-03781-1

-end-
加入单细胞行业交流群,请关注公众号回复“进群




分享到:
关于单细胞测序网
单细胞测序网以“加速单细胞测序产业转化”为核心理念,打造聚焦单细胞测序及时空组学领域的资讯和产业服务平台。我们与全国上百家医疗机构、科研机构、专业协会、第三方实验室以及单细胞测序科技企业建立紧密合作关系,以专业深度的视角,给行业从业人员传递最新最全的科研资讯和产业信息。
微信公众号
友情链接:单细胞测序网  早筛网