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由美國國家衛生院（National Institutes of Health, NIH）主導的國際研究小組，近期成功建構出哺乳動物大腦的完整細胞圖譜，研究成果已刊登於《自然》（Nature）期刊。該圖譜以小鼠作為研究模型，其中包含超過3200萬個細胞的類型、位置、分子訊息，以及這些細胞彼此相互連結的資訊。由於小鼠是神經科學研究中最常用到的脊椎動物模型，此大腦的細胞圖譜有望使我們更了解人類的大腦，也為開發針對新一代精神疾病與大腦神經疾病患者的精準療法奠定了基礎。
 
美國國立精神衛生研究院（National Institute of Mental Health, NIMH）的研究人員戈登（Joshua Gordon）說明，團隊本次建構的鼠腦地圖聚焦了哺乳動物大腦細胞的複雜神經網絡，更為科學家理解人類大腦功能和疾病提供了必要的細節。該圖譜描述了小鼠大腦每個區域的細胞類型，以及這些細胞所在的組織。除了結構資訊外，圖譜中還提供了極為詳細的細胞轉錄組（transcriptome）目錄——也就是細胞中所有基因的資訊，包含能製造出蛋白質和其他細胞產物的指令。圖譜中的轉錄組資訊根據組織層次劃分，詳細說明大腦內的細胞類別、亞類別，以及數千個單獨的細胞群（cell clusters）。
 
此外，該圖譜也包含細胞的表觀基因組（epigenome，能改變細胞遺傳表現的化學修飾）資訊，並詳細描述了數千種表觀基因組細胞類型，以及數百萬個不同類型腦部細胞的候選基因調控元件。圖譜內包含的結構、轉錄組和表觀基因組資訊，提供了小鼠腦部細胞組織和多樣性的全面地圖。
 
本次團隊建構的圖譜也提供了不同細胞使用的神經傳導物質、神經胜肽（neuropeptide），以及大腦內細胞類型之間關係的解釋。藉由上述資訊，科學家可以了解大腦中不同區域的化學訊號如何被啟動和傳遞，而這些訊號也是建構大腦迴路及大腦整體運作模式的基礎。隨著小鼠大腦圖譜的建構完成，研究團隊也預計邁出下一步——完成人類腦部和非人類靈長類動物腦部的細胞圖譜。
 
未來，團隊期望能更進一步理解哺乳動物的腦部細胞與大腦的神經迴路，找出治療人類腦部疾病的新方法，為往後的神經科學研究提供更多元的選擇。

 
新聞來源
1. NIH/National Institute of Mental Health. (2023, December 13). Scientists unveil complete cell map of a whole mammalian brain. ScienceDaily, https://www.sciencedaily.com/releases/2023/12/231213112909.htm
2. Yao, Z. et al. (2023). A high-resolution transcriptomic and spatial atlas of cell types in the whole mouse brain. Nature, 624, 317–332.