(記者王瀟雨)中國科學院生物物理研究所王曉群課題組,、北京大學未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心湯富酬課題組、北京大學第三醫(yī)院喬杰課題組和首都醫(yī)科大學附屬安貞醫(yī)院張軍課題組合作,,繪制出人腦前額葉胚胎發(fā)育過程的單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜,,并對其中關(guān)鍵的細胞類型進行了系統(tǒng)功能研究,為繪制完整的人腦細胞圖譜奠定重要基礎(chǔ),。該研究相關(guān)論文近日發(fā)表在《自然》雜志上,。
研究人員通過單細胞轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn),動態(tài)發(fā)育的人類胚胎前額葉皮層主要由神經(jīng)干細胞,、興奮性神經(jīng)元、抑制性神經(jīng)元,、星型膠質(zhì)細胞,、少突膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞等6大類細胞組成,,并進一步將6大類劃分為35個獨立的細胞亞型,,深入挖掘了各個細胞類型關(guān)鍵基因表達特征及其重要生物學含義。研究發(fā)現(xiàn),中間前體細胞IPC對神經(jīng)發(fā)生,,特別是靈長類動物的神經(jīng)發(fā)生同樣起著重要作用,。研究提出IPC的產(chǎn)生具有兩個關(guān)鍵爆發(fā)期,一個是在胚胎發(fā)育10周左右,,而另一個峰值則發(fā)生在胚胎發(fā)育16周左右,。正是通過這兩個爆發(fā)期,數(shù)量龐大的神經(jīng)元才能快速生成,,并形成結(jié)構(gòu)復雜,、功能豐富的前額葉皮層。
研究還通過對神經(jīng)元單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析和深度挖掘,,首次揭示了在人類大腦前額葉皮層發(fā)育過程中興奮性神經(jīng)元生成,、遷移和成熟的3個關(guān)鍵階段:8周~12周是神經(jīng)干細胞大量增殖階段;13周~16周為神經(jīng)干細胞分化并大量產(chǎn)生新生神經(jīng)元同時伴隨著新生神經(jīng)元的遷移階段,;19周~26周神經(jīng)元開始逐漸成熟,,表達關(guān)鍵功能蛋白并初步形成有功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)階段。同時,,王曉群課題組利用電生理等手段對人類圍產(chǎn)期26周的前額葉皮層進行了深入功能研究,,發(fā)現(xiàn)在前額葉皮層中很多神經(jīng)元已具備正常發(fā)放鈉鉀電流的能力,深層腦區(qū)神經(jīng)元已具備發(fā)放興奮性突觸后電流等功能,。