研究人脑发育对于揭示脑功能的形成、人类的独特性、以及脑疾病的原因具有重要的意义(参见我们的综述:Nature Reviews Genetics 2024)。成年哺乳动物大脑的“记忆中心”海马区域能够持续地由神经干细胞分化而新产生未成熟神经元——即“成体神经发生”现象。这一现象对于调节神经系统的可塑性、记忆、情绪、认知等功能具有重要作用,而其异常与多种脑疾病(如癫痫、阿尔茨海默症等)紧密相关。解析成体神经干细胞和新生未成熟神经元的特性与调控机制不仅能够使我们深入理解人脑发育和疾病,也为利用其治疗脑损伤和脑疾病的再生医学提供了新思路。但目前,人们对海马神经发生在人脑中的特性与调控知之甚少,也缺乏对其在成年哺乳动物大脑中调控机制的深入了解。

  研究组以海马神经发生为研究系统,使用单细胞多组学测序、转基因动物模型、人脑细胞和脑片培养模型、实时共聚焦成像等前沿技术平台,结合机器学习、深度学习等计算生物学算法分析进行大数据挖掘,深度解析大脑发育和疾病的调控机制。我们之前基于转基因小鼠模型的一系列开创性工作揭示了海马成体神经发生过程中多个层面的调控机制,包括神经干细胞静息态调控和干细胞群维持(Cell Stem Cell 2018)、干细胞分化和命运选择(Nature Neuroscience 2015)、新生未成熟神经元迁移(PNAS 2015),等。近期的研究专注于探究这一过程在人脑中的多种模态的特性与调控:绘制了包括人类海马未成熟神经元在内的多种重要细胞类型在整个生命周期和阿尔茨海默症中的单细胞分子图谱,并用脑片培养模型证实了成人海马具有新生神经元的能力(Nature 2022Cell Stem Cell 2022)。   

  研究组的目标是揭示海马神经发生的分子和细胞机制,以及这一过程在不同物种、年龄、疾病中的变化规律。我们将综合运用并拓展我们的技术平台,对海马神经干细胞、新生未成熟神经元等关键细胞类型进行多层次的表征和功能分析,探究它们的细胞多样性、发育节奏的调控、在脑疾病中的功能障碍、以及受到内部信号和外部微环境的影响,等。我们期望通过这些研究来揭示神经发育和神经再生的生物学基础,以及为利用干细胞和新生神经元治疗脑损伤和脑疾病提供新的策略。

  研究组诚挚邀请优秀的硕、博研究生、本科生、研究助理和博士后加盟团队。

周毅 博士

研究组组长;研究员