The Innovation | 脑细胞图谱：开启神经科学研究新时代

多项跨国合作研究揭示了小鼠、猕猴和人类大脑的空间单细胞图谱。本文旨在总览海量脑图谱数据，探讨在神经科学研究中应用这些数据所带来的新机遇与挑战。

导 读

理解大脑这一复杂器官的本质是人类历史上最大的挑战之一。最近，BICCN（BRAIN Initiative - Cell Census Network）在Nature和Science杂志上发表了关于小鼠和人类的一系列细胞空间图谱。与此同时，中国科学家领衔在Cell杂志上发布了猕猴大脑皮层的细胞空间细胞图谱，为了解非人灵长类动物的复杂皮层空间结构提供了宝贵资源。由美国与中国的科学家领头合作，通过结合单细胞与空间组学方法，构建了鼠、猕猴和人类脑的细胞空间蓝图，推动了对脑细胞复杂性的重大跨越理解，揭示了大脑细胞的复杂景观，标志着神经科学研究朝着全面理解和探索迈出了重要的一步。

图1 图文摘要

最近，神经科学领域取得了一系列重大突破，利用单细胞与空间组学技术，科学家们发布了小鼠、猕猴和人类的脑细胞图谱，深入探索了它们的脑部细胞组织和分布，揭示了脑细胞类型的复杂多样性，以及在不同物种和脑区域中的差异。

首先，BICCN的多个研究团队在Nature上发表涵盖了整个小鼠大脑图谱的系列文章，深入探究了小鼠大脑的细胞类型和空间组织。通过对700万个单细胞及1000万个细胞的空间组学测序，描绘了小鼠脑的复杂细胞景观。此外，通过对2300万细胞进行的染色质可及性测序，揭示了神经元的分子特性与其表观遗传学特异性之间的协调关系。这一全面认识不仅揭示了不同脑区域细胞类型多样性的意外细微差异，还突出了转录因子基因在定义脑细胞类型多样性中的关键作用，为我们提供了塑造不同脑区域之间细胞状态的表观遗传景观。

其次，Cell杂志上刊登了由华大基因主导的猕猴大脑皮层细胞图谱研究工作，绘制了约600万个皮层细胞类型的空间分布，为我们提供了关于猕猴大脑结构和功能的全面认识。更重要的是，该研究还为科学家探索灵长类动物脑部进化提供了宝贵资源。

最后，BICCN领衔多个研究团队在Science上发表的人类大脑细胞图谱的系列研究，为我们提供了对人类大脑细胞组织和分布的深入了解。研究人员开创性地探索了涵盖整个人脑内近100个解剖位置的细胞，揭示了分布在不同脑区域的330万多个细胞的细微差异。另一项研究检测了人脑皮层的八个区域中超120万个细胞，表明了虽然大多数区域包含相似的细胞类别，但每种类型的细胞比例及非神经元细胞的空间定位方面存在差异。此外，在对感觉信息处理至关重要的人丘脑中逾16万个细胞的发育过程进行了测序，为我们提供了在关键发育阶段细胞多样化的重要洞见。通过细致地分析人类大脑各个区域的细胞组成，揭示了人类大脑细胞类型的丰富性和多样性，为神经系统疾病的研究提供了重要资源。

综上所述，通过单细胞与空间组学数据，这些细胞图谱研究为我们提供了深入了解不同物种大脑细胞组织和空间分布的资源，为神经科学研究的发展开辟了新的道路，为解密大脑提供新的视角。

总结与展望

展望未来，脑细胞资源的建设为神经科学领域带来了巨大的进步，但在应用方面仍有许多待发掘的机遇。随着数据量增加，我们将致力于深入研究单细胞和空间数据，以利用这些信息改进诊断、治疗和个性化干预方法。未来，跨学科合作和大数据驱动的研究将成为我们探索新的诊断、治疗和患者护理方法的关键。

责任编辑

原致远  复旦大学

段玉萍  北京师范大学

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第五卷第四期以Commentary发表的“Decoding the brain: Unveiling comprehensive cellular atlases through multiomics mega-data” (投稿: 2024-01-01；接收: 2024-05-05；在线刊出: 2024-05-06)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100637

引用格式：Wang Q., Tang W., Chen L., et al. (2024). Decoding the brain: Unveiling comprehensive cellular atlases through multiomics mega-data. The Innovation 5(4), 100637.

作者简介

余光创，南方医科大学基础医学院生物信息学系主任、教授、博导，一直专注于生物信息学方法工具开发及应用，在系统发育、组学数据分析和数据可视化上开发了多款广受同行认可的生物信息学工具。在The Innovation, Gut Microbes, Molecular Biology and Evolution等学术期刊上发表论文40余篇，其中有9篇ESI高被引论文，并入选科睿唯安全球高被引学者。

课题组网站：https://yulab-smu.top

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The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊：向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现，鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球58个国家；已被151个国家作者引用；每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有200位编委会成员，来自22个国家；50%编委来自海外(含39位各国院士)；领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ，ADS，Scopus，PubMed，ESCI，INSPEC，EI，中科院分区表(1区)等收录。2023年影响因子为33.2，2023年CiteScore为38.3。秉承“好文章，多宣传”理念，The Innovation在海内外各平台推广作者文章。

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