第一张参考图谱，表征不同时期人脑细胞基因活动变化

人类大脑的发育是由细胞和分子重新配置支撑的，这些重组一直持续到生命的第三个十年。为了揭示协调神经成熟的细胞动力学，研究人员分析了从妊娠期到成年期单细胞分辨率下的人类前额叶皮层基因表达和染色质可及性。

该项研究由哈里·珀金斯医学研究所和西澳大利亚大学研究团队共同完成，发表在《细胞》杂志上。揭示了表达动力学与发育里程碑之间的联系，表征了细胞获得成人样状态的不同时间，并鉴定了来自不同发育起源的分子收敛。进一步揭示了与神经系统疾病有关的细胞动力学及其调节因子。

多模态图谱

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2016年，Glasser及其同事发表了一份具有里程碑意义的出版物，推出了“人类连接组计划”(HCP) 图谱，这是第一个人类大脑多模态图谱（不仅基于大脑物理结构作出分析，还结合了其拓扑结构和功能）。MRI的另一个优势是它允许研究人员在体内研究大脑结构。也就是说，不需要物理组织，这样就允许 HCP 在 1000 多名受试者中验证他们的图谱。完整的 HCP 图谱提出，大脑皮层存在 360 个独立区域，每个半球有 180 个，这些区域可以被单独绘制、命名和功能定义。

尽管自 Brodmann、van Ecomo 和 Koskinas 的最初工作以来，脑图谱绘制领域已经取得了重大进展，但利用基于脑图谱方法的一个明显的概念问题仍有待解决。也就是说，如何将通用图谱应用于大脑皮层存在物理扭曲的个体？一般来说，以脑图谱为基础的方法旨在提供准确性和清晰度，所以必须将与大脑结构和功能相关的研究发现纳入考量。更重要的是，它们提供的“确定性”是受所使用图谱的特殊性限制的，因此，这些令人兴奋的新技术无疑将在提高我们对大脑的理解和生成更准确的大脑图谱方面发挥作用。

大脑RNA编目

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不久前，美国西奈山伊坎医学院研究人员对大脑中的数千个位点进行了编目，在这些位点中，RNA在整个人类生命周期中被修饰，这个过程被称为腺苷到肌苷（A-to-I）编辑，其为理解大脑发育的细胞和分子机制以及它们如何影响健康和疾病提供了重要的新途径。

A-to-I编辑功能非常类似于由ADAR酶驱动的对前MRNA序列的大规模剪切和粘贴类型的编辑。在大脑中，这些自然修饰对整个神经发育过程中的基因表达和蛋白质功能具有不同的影响。研究生成并汇编了800多人的大脑RNA序列数据。这些数据涵盖了产前和产后发育的所有阶段，从第一个胚胎祖细胞到百岁老人的脑组织。这种广泛的扫描使研究人员开发出一个模型，首次描述了A-to-I编辑在人的一生中是如何进化的。

这项研究首次提供了直接的途径，可剖析一系列神经发育和衰老障碍中A-to-I编辑改变的病理影响。现在比以往任何时候都更清楚，阐明RNA编辑的动态调节对于理解人类健康和疾病是如此重要。

多组学图谱

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2022年10月5日，在 Nature 上发表了题为：Inferring and perturbing cell fate regulomes in human brain organoids 的研究论文。该研究建立了人类大脑类器官发育的多组学图谱，首次证明转录因子 GLI3 参与了人类前脑模式的形成。该研究为如何利用人体模型系统和单细胞技术重建人类发育生物学提供了框架。

在这项新研究中，该团队生成了人脑类器官发育过程中的单细胞转录组和单细胞可获得的染色质分析数据。该数据集来自3个人类 iPS 细胞系和1个胚胎干细胞系的11个时间点，涵盖了2个月的发育过程，包括胚状体形成、神经外胚层诱导、神经上皮化、神经祖细胞模式和神经发生。研究人员利用这些数据建立了一个大脑类器官发育的多组学图谱，揭示了发育层次和命运决定的关键阶段，以及类器官内每个细胞的分子指纹。

高分辨率图谱

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这张高分辨率图谱显示了正常个体从妊娠中期到成年期，前额叶皮层中每种不同脑细胞的基因活性如何变化，并预测了控制这些变化的细胞因子。研究人员从神经典型个体中获得了死后脑组织，并使用新技术以单细胞分辨率绘制基因活动图，以跟踪人脑发育和衰老的每种单独类型的细胞。研究发现，不同的神经和精神疾病会在发育过程中的特定时间出现，例如自闭症谱系障碍或有时会在青少年时期出现精神分裂症，这一时间段其实有其细胞基础。

新图谱有助于更好地了解大脑疾病，并改进用于疾病建模和新药发现的脑细胞模型。综合分析定义了每种细胞类型的动态轨迹，揭示了所有细胞类型在产前到出生后过渡过程中的主要基因表达重构，然后连续重组到成年期，并确定指导细胞发育程序、状态和功能的调控网络。大多数影响大脑的疾病都会随着时间的推移而发展，因此该发现还可让研究人员在这些疾病出现之前进行识别，从而进行更早的干预。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://m.thepaper.cn/baijiahao_20559496

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/11/488760.shtm

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01258-2#sectitle0025

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。