杜克-新加坡国立大学医学院（Duke-NUS Medical School）及其合作团队的科学家成功创建了人类发育中脑最全面的单细胞图谱之一。该图谱捕捉了几乎所有细胞类型、其遗传特征以及生长与相互作用方式，并为生产高质量神经元的最佳实验室方法建立了基准，标志着向帕金森病及其他脑部疾病新疗法迈出的重要一步。这项研究成果发表在《科学进展》（Science Advances）期刊上。
帕金森病是新加坡第二常见的神经退行性疾病，影响约每1000名50岁以上人群中的3人。该疾病会损害中脑多巴胺能神经元（midbrain dopaminergic neurons）——这类细胞通过释放多巴胺化学物质控制运动和学习功能。恢复这些细胞可能有助于缓解震颤和运动障碍等症状。
为更深入了解实验室培养神经元的发育过程，杜克-新加坡国立大学团队构建了名为BrainSTEM（脑单细胞双层映射框架，Brain Single-cell Two tiEr Mapping）的两步映射框架。在包括悉尼大学在内的合作伙伴协助下，他们分析了近68万个胎儿脑细胞，绘制了整个细胞景观图。第二层高分辨率投影聚焦中脑区域——更精准地定位多巴胺能神经元。这一"综合参考地图"现为全球科学家提供了评估中脑模型准确性的标准，可与真实人脑进行比对。
杜克-新加坡国立大学医学院神经科学与行为障碍项目（Neuroscience & Behavioral Disorders program）的医学博士候选人希拉里·托（Hilary Toh）博士表示："我们的数据驱动蓝图帮助科学家生产高产量且忠实反映人类生物学的中脑多巴胺能神经元。此类高质量移植细胞对提高细胞疗法效果和减少副作用至关重要，为帕金森病患者开辟替代疗法道路。"研究发现，许多用于培养中脑细胞的方法同时产生了来自其他脑区的非目标细胞，这表明实验室技术和数据分析均需改进以检测和清除这些非目标细胞。
中脑不同细胞类型的BrainSTEM图谱。图片来源：徐立生（Xu Lisheng），杜克-新加坡国立大学医学院
杜克-新加坡国立大学计算生物学中心（Center for Computational Biology）首席研究员、该研究高级作者欧阳约翰（John Ouyang）博士表示："通过单细胞分辨率绘制大脑图谱，BrainSTEM使我们能够精确区分细微的非目标细胞群。这种丰富的细胞细节为AI驱动模型提供了关键基础，将彻底改变我们对神经退行性疾病患者的分组方式和靶向疗法设计。"
杜克-新加坡国立大学医学院神经科学与行为障碍项目助理教授、该论文高级作者孙阿尔弗雷德（Alfred Sun）博士补充道："BrainSTEM标志着脑部建模的重大进步。通过提供严谨的数据驱动方法，它将加速帕金森病可靠细胞疗法的开发。我们正在设定新标准，确保下一代帕金森病模型真正反映人类生物学。"
该团队将提供开源的脑图谱参考和即用型多层映射流程。由于BrainSTEM框架可应用于筛选大脑中任何细胞类型，全球实验室均可部署该技术以深化认知、优化工作流程并加速神经科学领域的发现。
杜克-新加坡国立大学研究高级副院长陈彼得（Patrick Tan）教授表示："这项研究重新定义了基准——确立多层映射对捕捉复杂生物系统中细胞细节的必要性。通过如此详尽地揭示人类中脑发育过程，我们将加速帕金森病研究和细胞疗法，为患者提供更优质护理并带来希望。"
更多信息：Hilary S. Y. Toh 等人，《BrainSTEM：单细胞多分辨率胎儿脑图谱揭示人类中脑培养物的转录组保真度》，《科学进展》（2025）。DOI: 10.1126/sciadv.adu7944
期刊信息：《科学进展》
由杜克-新加坡国立大学医学院提供
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