科学家绘制出脑前额叶发育单细胞图谱

  近日，中科院生物物理所王晓群课题组、北京大学未来基因诊断高精尖创新中心汤富酬课题组、北京大学第三医院乔杰课题组和首都医科大学附属安贞医院张军课题组合作，绘制出人脑前额叶胚胎发育过程的单细胞转录组图谱，并对其中关键的细胞类型进行了系统功能研究，为绘制完整的人脑细胞图谱奠定重要基础。相关研究成果已发表在《自然》上。

前额叶皮层参与人脑的高级智力活动，是人类思想的重要物质基础。伴随着从灵长类祖先进化到现代人类的过程，人类大脑容量增加了3倍，并主要体现在前额叶皮层面积的增加上。前额叶皮层是大脑中最重要的区域之一，具有极复杂且广泛的神经分布和双向联系，例如前额叶皮层与丘脑、尾状核、苍白球间有着直接联系，这些神经联系也是前额叶皮层多种生理心理功能的重要生物学基础。

研究人员通过单细胞转录组测序发现，动态发育的人类胚胎前额叶皮层主要由神经干细胞、兴奋性神经元、抑制性神经元、星型胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞等六大类细胞组成，并进一步把这六大类细胞精确划分为35个独立的细胞亚型，深入挖掘了各个细胞类型关键基因表达特征及其重要生物学含义。研究发现，中间前体细胞IPC对神经发生，特别是灵长类动物的神经发生同样起着重要作用。

通过对神经元单细胞转录组数据的系统分析和深度挖掘，该研究首次揭示了在人类大脑前额叶皮层发育过程中兴奋性神经元生成、迁移和成熟的三个关键阶段。研究人员通过单细胞转录组测序和免疫染色等技术手段发现，在早期前额叶皮层中已存在少量抑制性神经元的前体细胞，但这部分前体细胞大多数处于细胞周期的静息期，很可能暂时并不具备分裂生成神经元的活性。