近日，Science Bulletin雜志在線發(fā)表了題為“Single cell atlas of domestic pig cerebral cortex and hypothalamus”的研究論文，首次報(bào)道了家豬腦組織單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜（包含額葉、頂葉、顳葉、枕葉和下丘腦的32,250個(gè)單細(xì)胞），為使用家豬進(jìn)行人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究以及動物模型的構(gòu)建提供了重要的參考信息。

家豬的腦組織有與人腦相似的多腦回結(jié)構(gòu)，具有極高的研究價(jià)值。然而，其細(xì)胞類型組成及基因表達(dá)卻從未被系統(tǒng)的研究。

該研究分別對家豬的大腦皮層（額葉、頂葉、顳葉和枕葉）和下丘腦構(gòu)建了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，不僅探究了家豬腦組織中的細(xì)胞組成和基因表達(dá)，還探索了不同腦區(qū)各細(xì)胞類型間的相互作用以及各細(xì)胞類型與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的關(guān)聯(lián)，并從演化的角度揭示了家豬與小鼠腦組織保守或特異的基因模塊。同時(shí)，為了方便研究人員對該研究數(shù)據(jù)的訪問和使用，研究團(tuán)隊(duì)還搭建了家豬腦組織單細(xì)胞數(shù)據(jù)庫平臺（http://120.79.46.200:82）。

本研究利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)，對3月齡家豬的額葉、頂葉、顳葉、枕葉和下丘腦進(jìn)行單核RNA測序（snRNA-seq），探究了家豬腦組織的細(xì)胞組成和基因表達(dá)。該研究從五個(gè)腦區(qū)共捕獲32,250個(gè)高質(zhì)量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。通過無監(jiān)督聚類識別出了21個(gè)細(xì)胞類群。根據(jù)細(xì)胞類型標(biāo)記基因的表達(dá)模式，該研究將21個(gè)細(xì)胞類群鑒定為8種主要的細(xì)胞類型，為之后對于家豬腦組織的研究提供了重要基礎(chǔ)。

通過神經(jīng)系統(tǒng)疾病風(fēng)險(xiǎn)基因富集分析，該研究對家豬腦組織內(nèi)不同細(xì)胞類型與八種神經(jīng)系統(tǒng)疾病建立起了聯(lián)系，并發(fā)現(xiàn)與神經(jīng)性厭食癥（ANO）和雙相情感障礙（BIP）有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)基因僅在神經(jīng)元細(xì)胞類群中存在富集情況，而其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病則主要與膠質(zhì)細(xì)胞類群有關(guān)。這為利用家豬腦組織進(jìn)行人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病的探究提供了新思路，同時(shí)為后續(xù)構(gòu)建神經(jīng)系統(tǒng)疾病家豬模型提供了理論基礎(chǔ)。

另外，該研究通過對家豬和小鼠的下丘腦組織進(jìn)行比較分析，從演化發(fā)育的角度鑒定出了一系列保守或者特異性表達(dá)的基因模塊。為后續(xù)使用家豬進(jìn)行腦組織演化發(fā)育的研究提供了重要的參考。

該文章由深圳華大生命科學(xué)研究院陳東升副研究員團(tuán)隊(duì)與華中農(nóng)業(yè)大學(xué)曹罡教授團(tuán)隊(duì)共同完成。論文作者中朱佳成、陳芳、羅禮華、吳煒瀅、戴金霞為論文第一作者。

本文通訊作者陳東升指出：家豬是再生醫(yī)學(xué)的模式生物，腦是所有脊椎動物最為復(fù)雜和精妙的器官。對家豬腦組織進(jìn)行單細(xì)胞測序不僅能夠?yàn)榱私饧邑i腦組織內(nèi)細(xì)胞類型組成及各細(xì)胞類型之間的相互作用提供線索，而且還為利用豬腦進(jìn)行人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究提供了研究基礎(chǔ)。該研究將為神經(jīng)科學(xué)、再生醫(yī)學(xué)和演化發(fā)育生物學(xué)方面的研究提供十分寶貴的資源。

本研究依托深圳國家基因庫完成全部生物信息學(xué)數(shù)據(jù)分析，原始測序數(shù)據(jù)存儲于國家基因庫序列歸檔系統(tǒng)CNSA。