Neuron：解码大脑的“计时中心”，严军等利用空间与单细胞图谱揭示人类视交叉上核的精细架构

2026-02-27 14:27
来源：100医药网
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视交叉上核(SCN)被认为是哺乳动物生物钟的主要起搏器，但我们目前对SCN的了解主要基于啮齿动物的研究。

2026年2月19日，中国科学院脑科学与智能技术卓越中心严军、李文生、张晓彪共同通讯在Neuron（IF=15.3）在线发表题为Spatial and single-cell transcriptomic atlas of human suprachiasmatic nucleus的研究论文。

该研究首次在单细胞水平上重构了人类视交叉上核（SCN）—即调控昼夜节律行为的核心脑区—的细胞构筑与空间转录组图谱，并系统解析了人类SCN的神经元亚型。通过对图谱的深度挖掘，研究揭示了人类SCN特有的神经肽信号通路和跨物种保守的基因调控程序，并发现了与人群中时型差异相关的潜在神经机制。

昼夜节律钟是一种生物计时系统，进化来使动物的行为和生理适应每天变化的环境。虽然哺乳动物的几乎每个细胞都有一个分子昼夜节律振荡器时钟，但视交叉上核(SCN)被认为是昼夜节律时钟的主起搏器，协调整个身体的昼夜节律。

SCN参与睡眠-觉醒周期、进食和饮水、神经内分泌、体温和代谢的昼夜节律调节。以前的研究表明，SCN的组织可能在人类疾病中发生改变，包括Prader-Willi综合征、4阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、亨廷顿舞蹈病(HD)和抑郁症。

此外，人类群体在日常行为中表现出广泛的时间偏好，称为时间类型，例如“早晨”和“晚上”。尽管全基因组关联研究(GWASs)已经发现了许多与人类时间类型相关的候选基因，这些基因是否以及如何影响人类SCN的功能仍不清楚。对人类SCN的结构和功能的研究将有助于昼夜节律相关疾病和状况的临床研究。

机理模式图（图源自Neuron）

在这里，研究人员通过空间转录组学、单核RNA测序和基于深度学习的组织学分析，报告了成人SCN的全面分子和细胞图谱。该研究鉴定了7种具有特定转录组和空间分布的人类SCN神经元亚型。人类、小鼠和非人灵长类动物的比较揭示了由LIM同源盒1 (LHX1)和RAR相关孤儿受体B (RORB)调节的SCN内保守的功能分离。

此外，结果表明，人类SCN经历了其神经肽信号网络的显著重组。最后，人类SCN转录组的综合分析和全基因组关联研究(GWASs)确定精氨酸加压素(AVP)/神经介素S (NMS)亚型为晨昏时间型的潜在神经元相关性。因此，人类SCN的空间和单细胞转录图谱为理解人类生物钟的神经和分子机制提供了基础。

脑智卓越中心严军研究员、复旦大学基础医学院李文生教授、复旦大学附属中山医院神经外科张晓彪主任为论文共同通讯作者。中山医院神经外科杨乔乔博士，脑智卓越中心王海芳博士、高乐博士为论文共同第一作者。

参考消息：https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(25)00988-2