Cell｜临港实验室联合建立灵长类大脑神经元靶向标记关键技术

   2025年7月10日，临港实验室李昊团队与中国科学院脑智卓越创新中心刘真研究组、孙怡迪研究组携手合作，在国际顶尖学术期刊《Cell》在线发表了题为“Identification and Application of Cell Type-Specific Enhancers for the Macaque Brain”的研究论文，率先建立灵长类大脑神经细胞类型特异性标记、调控及观测工具集，是脑科学研究及脑机接口研究领域的一次重要突破。

    非人灵长类动物大脑细胞类型多、结构复杂，是研究人类重大神经精神疾病和开展脑机接口实验的理想模型，但目前尚不存在可以有效标记特异细胞类型，并对其进行观测和控制的工具。研究团队依托多组学数据，经联合分析建立细胞特异性增强子分析预测流程，获得一批潜在候选增强子。针对不同神经细胞类型，构建 109 种荧光报告载体并包装成 AAV 病毒，通过高通量注射筛选及系统评估，最终得到能够特异性靶向猕猴不同层兴奋性神经元（L2/3、L4、L5、L6）、抑制性神经元亚型（PV、SST、VIP）及胶质细胞亚型（星形胶质细胞、少突胶质细胞）的增强子序列（图1-1）。 跨物种比较显示，部分增强子在小鼠中可发挥作用，但猕猴皮层不同层兴奋性神经元的增强子在灵长动物具有特异性，提示其在人类中可能有相似靶向功能，具潜在临床价值。

    此外，团队还开发双增强子正交策略，提升特异性和灵活性，并在猕猴初级视觉皮层实现相关细胞的特异性调控与观测，构建含112种 AAV载体的工具集，支持在灵长类动物中实现9种主要神经细胞类型的特异性标记、结构解析、靶向活性操纵与动态观测（图1-2，图1-3，图1-4）。

灵长类大脑神经细胞类型特异性标记、调控及观测工具集的建立和应用

图1-1：基于猕猴大脑多组学数据增强子预测及在体筛选，成功鉴定出一组增强子可以用来特异性靶向大脑9种主要细胞类型的增强子
图1-2：利用重组酶（FRT/FLPo）依赖的正交策略进一步提高了靶向特异性
图1-3：使用增强子-AAV工具在猕猴视觉皮层中实现监测并操控特定细胞活动
图1-4：建立了全面的灵长类大脑神经细胞类型特异性标记、神经活性调控及观测的工具集

    综上，这项研究聚焦灵长类大脑研究的迫切需求，搭建了包含数据处理、基因工程、探针改造、精细颅外科手术、生物工程、行为训练、电生理记录、光遗传调控、钙成像观测的学科交叉团队和研究体系，系统性地建立了灵长类大脑神经细胞类型特异性标记、神经活性调控及观测的工具集。该研究突破了传统转基因策略的局限，为深入探索解析脑认知原理以及实现脑疾病的精准靶向治疗提供了完整且强大的分子遗传工具库，标志着灵长类脑科学及脑机接口研究进入了精准细胞类型研究的新阶段。

    临港实验室李昊青年研究员与中国科学院脑智卓越创新中心/上海脑科学与类脑研究中心刘真研究员、脑智卓越中心孙怡迪研究员为该论文的共同通讯作者。中国科学院脑智卓越创新中心研究生李灵、陆登宇、研究助理傅吉强、临港实验室/上海科技大学研究生黄奕铭为该论文并列第一作者。临港实验室李澄宇研究员、冷向晴、张家琪也参与了本研究并提供了重要帮助。该研究获得国家科技创新2030重大专项、科技部重点研发计划、国家自然科学基金、上海市重点专项、临港实验室重点任务、中国科学院上海分院青年攀登计划项目的资助。