帕金森病是第二常見的神經退行性疾病，預計到2050年全球患者數量將超過2500萬。這種疾病會損害中腦多巴胺能神經元（mDA），它們釋放多巴胺來控制運動和學習。

為了建立帕金森病模型，目前科學界已提出多種中腦多巴胺能神經元分化方案，但培養條件仍存在顯著差異，且無法與體內的參照細胞完全對應。

為此，杜克-新加坡國立大學醫學院的研究人員近日繪制出最全面的人類發育大腦單細胞圖譜之一。這份圖譜幾乎涵蓋了所有細胞類型及其遺傳特征，并記錄了它們如何生長和相互作用。

這項研究成果于10月31日發表在《Science Advances》雜志上，為培養高質量神經元提供了基準數據，有望推動帕金森病及其他腦部疾病的藥物研發工作。

研究人員構建了一個名為 BrainSTEM（大腦單細胞雙層圖譜）的雙層映射框架。通過與悉尼大學等機構的人員合作，他們分析了近68萬個胎兒腦細胞，繪制出完整的胎兒大腦圖譜。

此外，他們還繪制出一份更高分辨率的中腦子圖譜，更精確地定位了多巴胺能神經元。這張“綜合參照圖譜”為全世界的科學家提供了一份參照標準，可用于評估中腦模型相對于真實大腦的準確性。

共同第一作者、杜克-新加坡國立大學醫學院的Hilary Toh博士表示：“我們的圖譜能夠幫助科學家培養出忠實反映人類生物學特征的中腦多巴胺能神經元。這種高質量的移植體對提高細胞療法的效果和最大限度減少副作用至關重要，有望為帕金森病患者提供替代療法。”

研究人員發現，許多中腦細胞的培養方法同時產生了其他腦區的非目標細胞。這表明，無論是實驗室技術還是數據分析都需要改進，才能檢測并剔除這些非目標細胞。

共同通訊作者、杜克-新加坡國立大學醫學院助理教授Alfred Sun表示：“BrainSTEM標志著腦部建模取得重大突破。它采用嚴謹的數據驅動方法，將加速帕金森病細胞療法的開發。我們正在建立新標準，以確保新一代帕金森病模型能真正反映人類生物學特征。”

研究團隊將以開源參照的形式提供其大腦圖譜，并將多層映射流程打包成即用型軟件包。BrainSTEM可作為通用框架來篩選大腦中的任何細胞類型。全球實驗室均可采用該框架，以加深對神經科學的理解、優化工作流程并加速科學發現。