美國麻省理工學院懷特黑德研究所團隊在最新一期《科學》發表研究，以體長約1厘米的透明小丹魚屬Danionella cerebrum為模型，繪制出首張成年脊椎動物全細胞轉錄組圖譜。研究累計分析超過60萬個來自腦、脊髓、眼、內臟、鰭及頭軀干的細胞，為理解脊椎動物如何以細胞為單位協同運作提供了全新的分子底圖，也為研究脊椎動物大腦開辟了新的可能性。

這類全身細胞圖譜過去很難完成繪制，難點主要卡在體量上。成年脊椎動物太大，細胞種類又極龐雜，全面測序既昂貴又技術繁重。這種小魚的優勢恰好補上這個缺口，其身體近乎透明、結構緊湊，與斑馬魚親緣較近，可借用成熟遺傳工具。團隊此次用單細胞RNA測序讀取每個細胞的基因活動快照，再結合空間定位方法把細胞類型還原回原有組織位置，連極稀有的細胞群也被納入圖譜。

圖譜帶來的第一個發現，是神經系統的組織邏輯。同一腦區的神經元，即便釋放不同的化學信號分子，其基因活動模式往往比“分布在不同腦區但用同一種信號”的神經元更相近。這說明脊椎動物神經系統可能更按出生地和發育身份來分區，而非單純按功能信號分類。類似規律在哺乳動物中也出現過，提示它可能是較普適的原則。

第二個發現是位置記憶。成纖維細胞這類結締組織細胞，在成年階段仍保留著發育早期用於標定身體前后、上下位置的基因程序：胸鰭與腹鰭的細胞，分別維持著近似前肢、后肢發育的基因活動。它們具體如何參與日常維持或損傷修復還不確定，但這類分子坐標可能正是組織成長基礎。

團隊進一步把圖譜用於觀察再生。大腦端腦受損后，缺失的神經元可以重新長出，圖譜記錄下從傷口與免疫響應、神經干細胞激活，到新神經元生成與成熟的連續過程，相當於給再生按下了逐幀回放。

成果相關數據集已通過交互平台公開。團隊表示，從完整基因清單到全細胞轉錄組，生物學研究正從以前的讀取“說明書”，走向了看清每個“零件”如何運行，而這份小魚全身單細胞圖譜，可能是轉折點的第一張樣張。（記者張夢然）

【總編輯圈點】

多領域科研人員都需要一張成年脊椎動物的“全身細胞地圖”，它能讓每個細胞被識別為具體類型，還能對應到所在組織、發育來源等。以神經科學為例，人們可以不再隻按化學信號給神經元分類，還能同時考慮腦區﹔對再生研究來說，它又能提供正常狀態的全面參照，使腦損傷后的神經元過程能夠被連續追蹤﹔而在數據公開后，這張圖譜還可作為公共平台，用於跨物種比較和藥物反應研究。可以說，它把脊椎動物研究推進到了細胞協作分析的層面，搭建了未來計算生物學的基座。