近日，Science期刊在線發(fā)表了題為“Cross-species single-cell spatial transcriptomic atlases of the cerebellar cortex”的研究論文，發(fā)布了首個(gè)大規(guī)?？缥锓N的小腦皮層單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，并以此探索了小腦的諸多科學(xué)問題。該研究成果由杭州華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、中國科學(xué)院大學(xué)、中國科學(xué)院遺傳進(jìn)化與動(dòng)物模型重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國科學(xué)院昆明動(dòng)物所、深圳華大研究院、華南理工大學(xué)、臨港實(shí)驗(yàn)室等單位近80人的科研團(tuán)隊(duì)合作完成。其中，該論文并列第一作者黃智和署名作者李生龍?jiān)侨A南理工大學(xué)-華大“基因組科學(xué)”創(chuàng)新班培養(yǎng)的學(xué)生，目前分別為華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院-華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合培養(yǎng)的博士和碩士研究生。
小腦在運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能中扮演著至關(guān)重要的角色，其皮層與新皮層的各種感覺運(yùn)動(dòng)和聯(lián)合區(qū)域具有區(qū)域特異性的功能連接。研究人員采用了華大生命科學(xué)研究院發(fā)明的單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)Stereo-seq，對(duì)小鼠、狨猴和獼猴的小腦進(jìn)行了分析。該方法能夠以約500納米的高空間分辨率和全小腦覆蓋的超大可視面積來繪制小腦的空間基因表達(dá)譜。研究人員通過對(duì)這些物種小腦皮層的細(xì)胞類型進(jìn)行分類，揭示了三個(gè)物種中保守的浦肯野細(xì)胞、顆粒細(xì)胞和分子層中間神經(jīng)元等細(xì)胞類型；并通過比較不同細(xì)胞的亞型，發(fā)現(xiàn)了靈長類特異的GRID2亞型。研究還比較了基因表達(dá)的空間分布模式，發(fā)現(xiàn)三個(gè)物種具有相似的前后軸表達(dá)特征，基因的表達(dá)模式與小腦內(nèi)的功能連接模式也高度相似。
小腦的跨物種多模態(tài)圖譜以及主要發(fā)現(xiàn)
該研究構(gòu)建了獼猴、狨猴和小鼠小腦皮層的時(shí)空單細(xì)胞圖譜，描繪了靈長類特異性浦肯野神經(jīng)元亞型、進(jìn)化保守的神經(jīng)元空間模式和基因表達(dá)的區(qū)域偏好，并建立了轉(zhuǎn)錄組的空間異質(zhì)性與小腦內(nèi)功能連接的緊密關(guān)系。研究數(shù)據(jù)揭示了小腦皮層在進(jìn)化過程中的分子和細(xì)胞多樣化，有助于研究人員深入理解小腦的進(jìn)化和功能，為該領(lǐng)域的未來研究提供了全面的資源，為進(jìn)一步探索小腦在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用以及相關(guān)疾病的機(jī)制提供了重要的理論基礎(chǔ)。
論文共同通訊作者劉龍奇研究員為華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院2006級(jí)生物技術(shù)專業(yè)校友，劉石平研究員為華南理工大學(xué)-華大第一屆“基因組科學(xué)”創(chuàng)新班同學(xué)。
文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado3927
