首个跨物种“小脑地图”！华大联合多单位发现灵长类动物特有细胞

读特新闻记者从华大集团获悉，9月27日，华大生命科学研究院联合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）等单位在全球顶级学术期刊《科学》（Science）上发表成果。据悉，这是首个跨物种小脑时空组学研究。研究团队通过华大时空组学技术Stereo-seq，单细胞组学技术DNBeLab C4，构建了猕猴、狨猴和小鼠的小脑空间转录组图谱，为了解不同物种小脑的结构和细胞构成，以及未来小脑相关疾病研究提供了新的思路和方向。

Science官网截图

用“生命照相机”绘制不同物种小脑高清“地图”

小脑像一个隐秘而高效的指挥家，掌控着我们身体的运动和平衡。过去，科学家们认为小脑的结构相对简单，主要负责运动控制。但近年来，越来越多的研究表明，小脑的功能远不止于此，它可能还在学习、感觉、认知功能方面发挥着作用。

读特新闻记者了解到，此前对小脑皮层细胞的分子和功能多样性的研究主要基于小鼠小脑。而在本项研究中，研究团队利用华大时空组学技术Stereo-seq，对小鼠、狨猴和猕猴的小脑进行了分析，绘制了这三种常见模式生物的小脑时空图谱。

据介绍，Stereo-seq具有目前为止精度最高的“纳米级分辨率”，清晰度约为iPhone 14 Pro照相机的200倍以上，且同时具有超大视场，因此被称为“超广角百亿像素生命照相机”。在这Stereo-seq加持下，研究团队绘制的图谱就像是一张详细的高清小脑地图，展示了小脑中各种细胞的种类、基因表达情况、空间分布以及它们之间的相互关系。

研究团队表示，这一图谱还能帮助发现潜在的疾病机制。“因为当疾病发生时，往往会导致基因表达出现异常变化，而这些变化都可能会反映在图谱中，从而被我们发现。”

据悉，目前这一研究的相关数据已在深圳国家基因库公开提交，可在CBMSTA（https://db.cngb.org/stomics/cbmsta/）数据库查看并下载分析。

跨物种小脑空间转录组图谱

发现灵长类特有的细胞亚型，或与学习能力相关

构建图谱是第一步。在这项研究中，团队成员还通过深入研究，在这张“高清地图”上发现了灵长类动物中存在特有的细胞亚型，即在狨猴和猕猴的小脑中存在特殊的浦肯野细胞亚型。这两种细胞亚型不存在于小鼠的小脑中。

在进一步的研究中，团队成员发现，浦肯野细胞亚型可能与学习等高级认知功能密切相关。值得注意的是，此前科学家们在人类的浦肯野单细胞测序数据中，也发现了和本次两种灵长类动物中相同的浦肯野细胞亚型和类似基因表达特征。“这些发现表明，灵长类动物浦肯野细胞可能有着更复杂的功能，可能意味着灵长类动物的小脑能够发挥更独特的学习作用。”

灵长类特异的浦肯野细胞亚型

据悉，本项研究还深入探讨了不同物种小脑中基因表达与功能的关系，发现猕猴、狨猴和小鼠的基因表达与小脑皮质内的功能连接性有着密切的关系。这些发现为未来进一步研究小脑的功能和疾病机制提供了线索和方向。

华大生命科学研究院研究员刘石平、刘龙奇，中国科学院脑智卓越中心（神经科学研究所）研究员刘赐融、孙怡迪、刘志勇、沈志明，鹿特丹伊拉斯姆斯大学神经科学系Chris I. De Zeeuw教授为该论文共同通讯作者。华大生命科学研究院副研究员郝世杰、联合培养博士研究生黄智、吴言，脑智卓越中心联合培养博士研究生朱晓嘉、杨倩倩、博士后研究员詹亚峰、董宇、单细胞平台主任李超、研究助理刘合安为该论文的共同第一作者。

（图片由受访单位提供）

编辑 张克 审读 张蕾 二审 关越 三审 张颖