科技日报记者 赵汉斌
记者8日从中国科学院昆明动物研究所获悉，该所宿兵团队近期与中国科学院数学院张世华团队合作，首次构建了人类和猕猴大脑前扣带回皮层的基因表达和调控图谱，揭示了灵长类大脑新细胞类型起源与人类特化的分子调控机制，进一步阐明了人脑高级认知功能出现的遗传基础。相关研究成果在国际期刊《细胞·基因组学》在线发表。
大脑前扣带回皮层是灵长类大脑功能网络中的关键区域，参与多种高级认知功能的调控，并与人类精神疾病的发生密切相关。纺锤形神经元是灵长类大脑前扣带回皮层中的一种特殊细胞类型，仅见于人类、猿类和旧大陆猴的大脑中。宿兵等人通过跨物种单细胞多组学比较分析，发现人与猕猴的兴奋性神经元亚型端脑外投射神经元，显著高表达了超过一半的已知纺锤形神经元标记基因，推测纺锤形神经元可能起源于与小鼠第V层锥体束神经元类似的神经元亚型。
随后，研究团队进一步筛选出16个人与猕猴共享的纺锤形神经元标记基因和20个人类特异的纺锤形神经元标记基因，这些基因在纺锤形神经元中的特异高表达反映了这种新细胞类型在灵长类大脑中起源和人类特化的分子特征。通过小鼠子宫电转实验，证实三个标记基因在演化中的调控改变，可能是导致纺锤形神经元这种新细胞类型出现的分子机制。
此外，研究团队还解析了基因组中人类特异的序列改变，对大脑前扣带回皮层中各种细胞类型基因表达调控的影响，构建了受到人类特异序列改变事件影响的基因调控网络，并发现了显著信号。这些研究结果在一定程度上解释了基因组中人类特异序列改变，对大脑前扣带回皮层基因表达调控乃至人类高级认知功能产生的影响，为未来神经科学领域的研究提供了新的视角。
