9月3日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Molecular Psychiatry在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所王光中研究員的研究論文"Human-unique brain cell clusters are associated with learning disorders and human episodic memory activity"。該研究通過(guò)比較人類(lèi)與黑猩猩、恒河猴和狨猴的前額葉皮層單核轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了20種人類(lèi)特有的細(xì)胞亞群，這些細(xì)胞亞群與大腦認(rèn)知功能密切相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)凸顯了人類(lèi)特有的腦細(xì)胞亞群在大腦進(jìn)化中的關(guān)鍵作用。

單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了人們對(duì)大腦特征在單細(xì)胞分辨率下的理解。在基因組層面，不同靈長(zhǎng)類(lèi)之間的比較研究，揭示了大量人類(lèi)特有的基因、突變、加速進(jìn)化區(qū)域以及結(jié)構(gòu)變異。通過(guò)比較不同物種的大腦區(qū)域的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，能夠識(shí)別出特定存在于人類(lèi)大腦的細(xì)胞類(lèi)型或亞群。這些獨(dú)特的細(xì)胞群被稱為 “Human-Unique Cell Clusters” (HUCCs)，它們?cè)诮沂救祟?lèi)大腦的獨(dú)特功能和進(jìn)化機(jī)制方面具有重要潛力。然而，目前對(duì)這些獨(dú)特細(xì)胞的鑒定和理解仍然處于初步階段。

該研究中，研究人員分析了來(lái)自人類(lèi)、黑猩猩、恒河猴和狨猴的前額葉皮層單核轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，識(shí)別出了6,281個(gè)在特定物種中獨(dú)特表達(dá)的基因。隨后，使用scDRS軟件計(jì)算每個(gè)細(xì)胞的物種特異性評(píng)分，以此來(lái)確定人腦前額葉皮層中是否存在HUCCs。研究人員將那些具有高人類(lèi)特異性評(píng)分的細(xì)胞定義為HUCCs，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中有10%的細(xì)胞（超過(guò)10,000個(gè)）被鑒定為HUCCs。在這些已鑒定出的細(xì)胞中，共發(fā)現(xiàn)了11個(gè)人類(lèi)特有的興奮性神經(jīng)元亞群和9個(gè)非神經(jīng)元細(xì)胞亞群。這些人類(lèi)特有的細(xì)胞簇與大腦中的調(diào)控區(qū)域和增強(qiáng)子密切相關(guān)，并且與多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)。此外，它們還在調(diào)節(jié)人類(lèi)大腦皮質(zhì)厚度和記憶編碼方面發(fā)揮重要作用?？傮w而言，這些發(fā)現(xiàn)為人們理解人類(lèi)大腦獨(dú)特的高級(jí)神經(jīng)功能提供了細(xì)胞層面的基礎(chǔ)。

中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所王光中研究員為該論文的通訊作者，博士畢業(yè)生馬俊杰、碩士研究生齊瑞程為論文的共同第一作者。該研究得到了南卡羅來(lái)納醫(yī)科大學(xué)Stefano Berto助理教授的大力幫助，同時(shí)得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

文章鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39227435/

圖:與進(jìn)化保守的細(xì)胞相比，人腦特有的細(xì)胞群（HUCCs）與人類(lèi)大腦皮質(zhì)厚度，學(xué)習(xí)記憶編碼及高級(jí)認(rèn)知功能密切相關(guān)。不同的HUCCs用于認(rèn)知功能和大腦發(fā)育的各個(gè)方面，這些基因的調(diào)控差異可能有助于補(bǔ)充人類(lèi)大腦中細(xì)胞類(lèi)型與其他物種之間的差異。