科學家通過單細胞和時空轉錄組研究，首次解析迄今為止跨時間點最廣（GW6-GW23）、面積最大（最大4cm x 3cm）的人腦多區(qū)域時空發(fā)育轉錄組圖譜，為解碼人腦發(fā)育及區(qū)域特化研究提供了新見解。日前，相關研究成果發(fā)表在《細胞》上。

腦是人類最復雜和神秘的器官。解剖學上，腦可以被劃分為不同的區(qū)域，包括端腦、間腦、中腦以及小腦等。不同腦區(qū)具有特殊的輸入輸出連接，執(zhí)行各種重要的功能。人腦“黑匣子”的奧秘讓整個世界為之重視并探索，然而，在人類腦發(fā)育過程中，區(qū)域特化的研究，腦細胞類型的變化特征和空間分布特點仍面臨許多難關。

為深入研究發(fā)育中人腦神經元的區(qū)域特征，研究者對33個人類胚胎多個發(fā)育時間點（GW6- GW23）、不同腦區(qū)進行單細胞轉錄組研究，鑒定出免疫細胞、神經前體細胞、谷氨酸能神經元、GABA能神經元、少突膠質細胞前體細胞、星形膠質細胞前體細胞、中胚層來源細胞等19個主要亞型，繪制了人腦發(fā)育中的動態(tài)變化圖譜。由于空間組織對于理解不同類型腦細胞的生理功能以及信號相互作用至關重要，研究者進而揭示了發(fā)育中人腦不同腦區(qū)由不同細胞類型組成的有序分布模式。

研究者發(fā)現(xiàn)了發(fā)育中的人腦中神經前體細胞時空多樣性和關鍵轉錄因子，鑒定并呈現(xiàn)了發(fā)育早期具有特定空間分布特點的RG細胞亞型，揭示了這些RG細胞有助于隨后不同腦區(qū)神經元的特化，同時發(fā)現(xiàn)膠質細胞和神經元互作也會促進神經元的區(qū)域特化，為人腦發(fā)育、神經元的區(qū)域特化和相關疾病的深入研究提供了寶貴資源。

據悉，中國科學院動物研究所研究員焦建偉、廣州國家實驗室研究員董驥、北京大學研究員杜鵬和北京大學副研究員靳蕾為本文共同通訊作者。中國科學院動物研究所博士后李妍昕、博士后李忠秋、廣州國家實驗室助理研究員王長亮、北京大學生命科學學院畢業(yè)博士生楊敏為本文的共同第一作者。中國科學院動物研究所研究員王雁玲團隊參與了項目協(xié)作?；蚩萍计髽I(yè)安諾優(yōu)達參與本研究，承擔scRNA-seq、Stereo-seq實驗、測序、基礎分析等服務，為本研究合作作者單位之一。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.11.016

來源：中國科學報