近日咐容，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，首次報道了家豬腦組織單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜（包含額葉凹嘲、頂葉呜魄、顳葉悔叽、枕葉和下丘腦的32,250個單細(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爵嗅。

此項研究依托深圳國家基因庫完成全部單細(xì)胞測序及生物信息學(xué)數(shù)據(jù)分析娇澎，原始測序數(shù)據(jù)已存儲于國家基因庫生命大數(shù)據(jù)平臺（CNGBdb），項目編號：CNP0000686睹晒。

*上述研究數(shù)據(jù)為受控數(shù)據(jù)趟庄。如有下載需求請向國家基因庫數(shù)據(jù)受控中心(CDA)申請授權(quán)。

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

該研究分別對家豬的大腦皮層（額葉猫十、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)炫彩，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)匾七，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。同時江兢，為了方便研究人員對該研究數(shù)據(jù)的訪問和使用昨忆，研究團(tuán)隊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）杉允。

研究內(nèi)容

本研究利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)邑贴，對3月齡家豬的額葉、頂葉叔磷、顳葉拢驾、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)改基。該研究從五個腦區(qū)共捕獲32,250個高質(zhì)量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)繁疤。通過無監(jiān)督聚類識別出了21個細(xì)胞類群。根據(jù)細(xì)胞類型標(biāo)記基因的表達(dá)模式秕狰，該研究將21個細(xì)胞類群鑒定為8種主要的細(xì)胞類型稠腊，為之后對于家豬腦組織的研究提供了重要基礎(chǔ)。

家豬腦組織細(xì)胞類型組成及基因表達(dá)：（a）實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)生成過程鸣哀。（b）家豬腦組織細(xì)胞聚類結(jié)果架忌。（c）家豬腦組織整體水平細(xì)胞類型。（d）細(xì)胞類型標(biāo)記基因的表達(dá)模式我衬。（e）細(xì)胞類群差異表達(dá)基因富集的生物學(xué)過程叹放。（f）功能基因的表達(dá)模式。

通過神經(jīng)系統(tǒng)疾病風(fēng)險基因富集分析挠羔，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)系井仰，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)褥赊。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糕档，同時為后續(xù)構(gòu)建神經(jīng)系統(tǒng)疾病家豬模型提供了理論基礎(chǔ)。

神經(jīng)系統(tǒng)疾病風(fēng)險基因在各腦區(qū)細(xì)胞類群中的富集情況：（a）五腦區(qū)的細(xì)胞類群對八種神經(jīng)系統(tǒng)疾病風(fēng)險基因集的富集水平拌喉。（b）注意缺陷多動障礙風(fēng)險基因集在各腦區(qū)細(xì)胞類群的特異性水平。（c）注意缺陷多動障礙風(fēng)險基因的特異性分值俐银。

另外尿背，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)的基因模塊捶惜。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田藐。

下丘腦的跨物種比較分析：（a）人、小鼠和家豬的進(jìn)化樹。（b）下丘腦跨物種比較細(xì)胞聚類結(jié)果汽久。（c）下丘腦跨物種比較細(xì)胞類型注釋結(jié)果鹤竭。（d）家豬和小鼠下丘腦中細(xì)胞類型標(biāo)記基因的表達(dá)模式。（e）各細(xì)胞類群中代表性保守細(xì)胞類群差異表達(dá)基因的表達(dá)模式景醇。（f）在家豬和小鼠下丘腦的少突膠質(zhì)形成過程中具有保守表達(dá)模式的基因臀稚。（g）在家豬和小鼠下丘腦的少突膠質(zhì)形成過程中具有特異表達(dá)模式的基因。

最后三痰，該研究團(tuán)隊搭建的家豬腦組織單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫平臺（http://120.79.46.200:82）吧寺，為研究人員訪問和利用本研究的結(jié)果及數(shù)據(jù)提供了便捷快速的平臺。

研究意義

本文通訊作者陳東升指出：家豬是再生醫(yī)學(xué)的模式生物散劫，腦是所有脊椎動物最為復(fù)雜和精妙的器官稚机。對家豬腦組織進(jìn)行單細(xì)胞測序不僅能夠為了解家豬腦組織內(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)获搏。該研究將為神經(jīng)科學(xué)赖条、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。

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)隊與華中農(nóng)業(yè)大學(xué)曹罡教授團(tuán)隊共同完成常熙。論文作者中朱佳成纬乍、陳芳、羅禮華症概、吳煒瀅蕾额、戴金霞為論文第一作者。

首發(fā)公號：國家基因庫大數(shù)據(jù)平臺??

參考文獻(xiàn)

Zhu J, Chen F, Luo L, et al. Single-cell atlas of domestic pig cerebral cortex and hypothalamus[J]. Science Bulletin, 2021.

信息來源：“BGI華大”公眾號

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