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霍普金斯醫學院發布人類大腦發育圖譜 助解神經系統疾病

商傳媒|康語柔/綜合外電報導

霍普金斯醫學院(Johns Hopkins Medicine)與全球研究團隊近期透過廣泛合作,成功繪製出高解析度的人類大腦發育圖譜,特別聚焦於新皮質(neocortex)的分子建構。這項研究整合了近兩百篇已發表的文獻,並分析超過三千萬個細胞的數據,旨在更深入理解早期認知、神經發育以及晚年大腦疾病的成因,並為潛在治療提供線索。

根據霍普金斯醫學院神經學兼任教授柯蘭圖尼(Carlo Colantuoni)博士的說法,此研究目標在於從細胞層級理解新皮質的構成,並找出導致發育遲緩與腦部疾病的早期線索。新皮質作為大腦最外層結構,負責思考、感知、訊息處理、儲存及決策等高階功能。透過描繪細胞轉變與基因的相互作用,研究人員得以窺探自閉症類群障礙(Autism spectrum disorder)等疾病的基因關聯,甚至對小頭症(microcephaly)等罕見病症提供新的見解。柯蘭圖尼博士表示:「藉由繪製形成新皮質複雜結構與功能的細胞轉變和基因圖譜,我們能更深入了解並嘗試治療那些在子宮內、嬰幼兒時期甚至晚年發生的疾病。」

研究成果不僅涵蓋人類大腦模型,也一併發表了哺乳動物與小鼠的新皮質模型。分析顯示,人類神經幹細胞中的基因表現程序在演化過程中,更專注於驅動新皮質的擴張,這解釋了人類相較於其他動物擁有更高認知能力的原因。此外,人類新皮質的神經元成熟過程需耗費多年,而小鼠僅需數週,這也反映了人類新皮質在演化上的擴展,以及隨之而來的學習與適應複雜環境的能力。

這些寶貴的資料已透過《自然》(Nature)及《自然神經科學》(Nature Neuroscience)發表,並建立開放取用的網路平台,供全球研究人員探索基因表現模式、追蹤基因模組的協調表現,甚至貢獻自己的研究數據。柯蘭圖尼博士指出,結合人工智慧(AI)演算法,這些資源有望實現神經發育與神經退化性疾病的精準個人化治療。

此研究也與「人體細胞圖譜(Human Cell Atlas, HCA)」等更廣泛的計畫相輔相成。人體細胞圖譜於2016年創立,目標是繪製人體所有細胞的圖譜。2024年,HCA專家已發表超過40篇論文,分析了近一萬名人類的六千兩百萬個細胞數據,不僅發現了新的肺部細胞,也增進了對身體免疫反應與心臟功能的理解。