科學家繪制出腦前額葉發育單細胞圖譜

  近日，中科院生物物理所王曉群課題組、北京大學未來基因診斷高精尖創新中心湯富酬課題組、北京大學第三醫院喬杰課題組和首都醫科大學附屬安貞醫院張軍課題組合作，繪制出人腦前額葉胚胎發育過程的單細胞轉錄組圖譜，并對其中關鍵的細胞類型進行了系統功能研究，為繪制完整的人腦細胞圖譜奠定重要基礎。相關研究成果已發表在《自然》上。

前額葉皮層參與人腦的高級智力活動，是人類思想的重要物質基礎。伴隨著從靈長類祖先進化到現代人類的過程，人類大腦容量增加了3倍，并主要體現在前額葉皮層面積的增加上。前額葉皮層是大腦中最重要的區域之一，具有極復雜且廣泛的神經分布和雙向聯系，例如前額葉皮層與丘腦、尾狀核、蒼白球間有著直接聯系，這些神經聯系也是前額葉皮層多種生理心理功能的重要生物學基礎。

研究人員通過單細胞轉錄組測序發現，動態發育的人類胚胎前額葉皮層主要由神經干細胞、興奮性神經元、抑制性神經元、星型膠質細胞、少突膠質細胞、小膠質細胞等六大類細胞組成，并進一步把這六大類細胞精確劃分為35個獨立的細胞亞型，深入挖掘了各個細胞類型關鍵基因表達特征及其重要生物學含義。研究發現，中間前體細胞IPC對神經發生，特別是靈長類動物的神經發生同樣起著重要作用。

通過對神經元單細胞轉錄組數據的系統分析和深度挖掘，該研究首次揭示了在人類大腦前額葉皮層發育過程中興奮性神經元生成、遷移和成熟的三個關鍵階段。研究人員通過單細胞轉錄組測序和免疫染色等技術手段發現，在早期前額葉皮層中已存在少量抑制性神經元的前體細胞，但這部分前體細胞大多數處于細胞周期的靜息期，很可能暫時并不具備分裂生成神經元的活性。