美国索尔克研究所与全球合作团队12日在细胞出版社旗下期刊发表28篇论文，并公布了人类基底神经节三维单细胞图谱。该图谱整合了单细胞遗传和表观遗传信息，帮助科学家识别、定位这一脑区中的细胞，是迈向完整人脑图谱的重要一步。
基底神经节位于大脑深处，参与运动、学习、习惯形成、奖励和情感表达等过程，其功能异常与帕金森病、亨廷顿病、妥瑞氏综合征和成瘾等疾病有关。新图谱将细胞类型、遗传特征与其所在脑区联系起来，帮助科学家更细致地理解这些细胞如何工作，以及疾病风险可能作用于哪些细胞。
这项研究属于美国国立卫生研究院“推进创新神经技术脑研究计划”（BRAIN计划），也是其细胞图谱网络（BICAN）的首批成果之一。BICAN致力于绘制不同物种的脑细胞和神经回路，并以人类大脑为重点。除人类外，新图谱还整合了猕猴、狨猴和小鼠的脑数据，形成跨物种、多模态的基底神经节参考体系。
在这项国际合作中，索尔克研究所主要贡献表观遗传学研究。人体几乎所有细胞都带有相同的基因编码，但不同细胞会通过表观遗传变化，以不同方式使用这些编码，从而形成各自的特征。团队重点分析了DNA甲基化和染色质构象：前者涉及化学基团附着于DNA，后者会改变DNA的三维结构，影响基因是否容易被读取。
索尔克团队分析了来自人类供体的197003个基底神经节细胞，并将结果与已有数据整合，最终建立包含261331个细胞的统一图谱。分析揭示了不同细胞类型和脑区所具有的特异性甲基化模式。
由于项目涉及数百名科研人员，团队必须统一组织处理、数据共享和解剖定位等标准，使不同实验室的结果能够相互比较。团队通过整合多种组学数据，绘制覆盖成人大脑18个区域、约75万个细胞的图谱，并完成约250万个成年小鼠脑细胞的表观基因组图谱。在另一项研究中，团队分析了8个人类基底神经节区域的转录组和组蛋白修饰，将基因调控与疾病相关基因联系起来。
团队成员表示，图谱未来有望帮助把遗传风险与特定细胞类型对应起来，并为基因编辑和个性化治疗寻找更准确的靶点。目前，人类基底神经节图谱已开放在线访问，这套框架正被用于绘制大脑其他区域，也可能为其他器官的类似研究提供参考。
（文章来源：科技日报）
