芝加哥——由艾伦研究所领导的一个联盟从美国国立卫生研究院获得了一系列5项拨款中的1.73亿美元，用于创建人类大脑以及狨猴和猕猴大脑的第一个完整的细胞图谱。
这个总数大约是5亿美元的资金国家卫生研究院周四宣布这是一个名为“大脑倡议细胞图谱网络”(BICAN)项目的11项拨款之一。作为该机构“通过推进创新神经技术(Brain)大脑研究计划”的一部分，BICAN将尝试通过单细胞测序、非侵入性医学成像和高级生物信息分析来绘制大脑中大约2000亿神经元和其他细胞的图谱。艾伦研究所将其比作人类大脑基因组计划。
这家总部位于西雅图的研究所周四公布了该项目的部分内容，但实际上工作已于本月初开始。除了艾伦，美国、欧洲和日本的约20所机构也参与其中，包括布罗德研究所、贝勒医学院、卡罗林斯卡研究所、阿姆斯特丹自由大学、Université克劳德-伯纳德里昂大学和理研究所。
艾伦说，在1.73亿美元的总额中，约有1亿美元被指定用于人类和非人类灵长类动物大脑图谱。其余的资金将用于项目协调和管理，开发一个基于网络的平台，以便研究人员能够访问BICAN的发现，并创建老鼠大脑的地图。
BICAN是正在进行的创建大脑细胞地图的第三个阶段，之前是一个试点阶段和大脑倡议细胞普查网络(BICCN)。2017年,美国国家卫生研究院授予艾伦研究所近1亿美元的奖金为BICCN提供了一系列为期五年的资助，以建立大脑的参考脑细胞图谱，为新的事业奠定了基础。
NIH大脑项目主任John Ngai在一份声明中说:“这些奖项将使研究人员能够以前所未有的细节和规模探索人脑中超过2000亿神经元和非神经元细胞的多方面特征，这是先进技术和跨团队研究合作的壮举，将揭示理解特定脑细胞群的病理变化如何导致神经和神经精神障碍的新范式。”
艾伦研究所在大脑绘图方面有着悠久的历史2006年推出了艾伦大脑图谱这是一个小鼠大脑基因表达的全基因组图像数据库。该地图集包括名为3D Brain Explorer的观看软件。
五年后，该组织又推出了艾伦人脑图谱该研究描述了两个成年人大脑中每个约1000个位点的基因表达和组织模式。
艾伦脑科学研究所——该研究所六个科学部门之一——的高级研究员Ed Lein称这项新努力“非常有抱负”。他告诉GenomeWeb，希望这些参考文献能成为“开始理解疾病的细胞起源和基因与细胞类型联系的基础”。
莱因指出，尽管老鼠和猴子的大脑大小不同，但它们的细胞组成足够相似，可以推断出人脑的特性。他说:“这实际上成为定义大脑细胞组成的一个非常强大的策略，你可以先定义细胞，然后绘制它们的空间图。”
麻省理工学院麦戈文研究所副主任、布罗德研究所斯坦利精神病学研究中心模型系统和神经生物学主任冯国平说，该项目旨在揭示脑细胞的进化目的，但更重要的是，了解大脑的功能和功能障碍。vwin德赢ac米兰合作
“在人类的细胞水平上，你能做的事情非常有限，”冯说。“你无法操纵细胞功能。”
冯教授说，大脑比肝脏等其他器官要复杂得多，肝脏的细胞类型往往是组合在一起的。他说:“如果我们真的想了解任何大脑功能，我们必须了解[细胞类型]，它们如何相互连接，并形成功能回路。”
圣路易斯华盛顿大学(Washington University in St. Louis)的神经生物学家大卫·范·埃森(David Van Essen)将自己的大部分研究都奉献给了人类和非人类的大脑图谱，他称BICAN是“我们如何比较人类和实验室动物的结构、功能和分子特征的新一代版本”。
范·埃森是国家卫生研究院资助的人类连接体工程十年前，他们绘制了一张大脑皮层区域的网络图。该项目分析了1200名健康年轻人的大脑组织和大脑回路。
对于BICAN，合作伙伴将对4到12个神经典型的非人类研究对象进行功能性核磁共振，然后对其进行单细胞测序，并对同样数量的神经典型的人类进行单细胞测序，以帮助研究人员绘制大脑的功能组织，并创建“非常高质量”的样本，并添加来自数百个其他研究对象的目标大脑区域的数据，以研究变异。样本将来自成人受试者。
Lein称这个项目“非常复杂”，因为他和他的同事们想要整合所有的数据类型，他说这项研究将结合RNA测序和ATAC-seq(转座酶可达染色质测序的测定)来评估基因表达和开放染色质区域。
大部分测序工作将在10x Genomics Chromium平台上进行。联军也将使用Vizgen的Merscope空间转录组学平台。
艾伦研究所将进行大部分的样本收集和图书馆的准备工作，但普林斯顿大学将是绒猴样本的主要地点。莱因说，BICAN目前正在征集承包商来执行实际的测序工作，他预计将在2023年第二季度开始。
冯说，在测序和分析开始之前，该团队还有大量的规划工作要做。他指出，参与组织必须就样本收集、扫描和成像协议达成一致，以便不同地点的数据具有可比性。
Lein说，单细胞基因组学技术已经成为这些图谱项目的“主力”。现在，测序和分析技术已经进步到“对人类大脑的完整细胞理解实际上是可行的，而且，这些信息可以用来识别不同物种的同源细胞类型，”他说。
然而，与该项目的规模相关的计算障碍，特别是在空间转录组学分析方面。莱因说:“突然之间，我们不再需要处理成千上万的细胞。”“我们正在处理数千万甚至更多的细胞，所以我们必须扩大其中的数据管理组件。”
范·埃森说，信息学的挑战是在“跨个体、跨物种、对大脑中不同类型的数据进行连贯的、空间组织良好的、多模式的探索”中呈现大量数据，以实际促进科学界在未来以更复杂和更强大的方式解决这些具有挑战性的问题的能力。
莱因指出，另一个挑战是神经成像和细胞分析传统上是分开的。“这个项目的目的是把这些结合在一起，通过这样做，使细胞地图对成像社区有价值，所以我们可以把这些东西联系在一起，了解细胞基础的更高秩序的功能组织。”
冯建议，由于组装一个完整的空间转录组的成本，NIH的拨款可能可以覆盖一个人脑的绘图。因为与其他物种相比，绒猴的大脑较小，添加一张该大脑的地图可能也符合预算。
尽管NIH在2027年之前为大脑基因组图谱提供的1亿美元拨款可能只是一笔首付，但如果价格上涨，莱因说他更希望看到技术进步来降低成本。vwin德赢ac米兰合作
在五年的资助期结束时，Lein希望大脑绘图工作能够为实际的疾病研究提供信息。他指出，艾伦研究所正在对阿尔茨海默病进行研究，已经可以识别出在疾病过程中丢失的特定类型的皮层细胞。
他说，大脑地图在完成时应该是可推广的。他说:“任何研究任何疾病的人都可以根据这一参考绘制图谱，并了解受影响的细胞类型或特定疾病中特定类型细胞的分子途径。”
通过帮助研究人员识别调控增强子区域，该图谱还将促进未来基因疗法的发展。莱因说:“不再以一个基因为目标，(你将能够以)一个细胞群为目标，你可以传递某种治疗基因。”