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为探究脊椎动物大脑 Enhancer 代码是否保守以及其能否在细胞类型层面解析物种同源关系，研究人员生成鸡端脑单细胞多组学（scMultiome）和空间转录组数据开展研究。结果显示，非神经元和 GABA 能细胞类型 Enhancer 代码在鸟类和哺乳动物间相似度高，而兴奋性神经元则有差异。该研究为跨物种细胞类型比较提供新方法。
在生命之树中，尽管行为和认知存在巨大差异，但羊膜动物（包括爬行动物、鸟类和哺乳动物等脊椎动物中最大的类群）的大脑结构甚至基因表达却有着惊人的相似之处。细胞类型的身份由基因调控网络决定，该网络包含与基因组增强子区域结合的转录因子（TFs）的细胞类型特异性组合。TF 结合位点的排列形成细胞类型特异性的 Enhancer 代码。基于单细胞数据训练的深度学习模型，能够在核苷酸分辨率下对 Enhancer 代码进行建模和表征。然而，哺乳动物端脑（构成前脑的主要部分，包括大脑皮层）的 Enhancer 代码尚未在如此高分辨率下进行表征。哺乳动物和非哺乳动物脊椎动物的大脑皮层在神经解剖学上存在显著差异，最明显的是哺乳动物大脑皮层包含六层新皮层，而这在鸟类等所有非哺乳动物脊椎动物中并不存在。哺乳动物和鸟类大脑皮层之间的同源性问题已争论数十年。目前尚不清楚脊椎动物大脑的 Enhancer 代码是否保守，以及它们能否在细胞类型层面解析物种间的同源关系。
为了表征和比较哺乳动物与鸟类大脑皮层中脑细胞类型的 Enhancer 代码，研究人员生成了鸡端脑的单细胞多组学（scMultiome）和空间分辨转录组数据。作为绘制物种间细胞类型相似性的基线，研究人员比较了人类、小鼠和鸡端脑细胞类型的转录组。然后，研究人员以可变染色质可及性为指标，识别潜在的基因组增强子区域，并评估其细胞类型特异性。接下来，研究人员在这些区域上训练基于序列的深度学习模型，以推断人类、小鼠和鸡端脑的细胞类型特异性 Enhancer 代码。研究人员采用了三种利用 Enhancer 代码的指标，来比较不同物种间的细胞类型。
鸡端脑的兴奋性神经元明显定位于大脑皮层的神经解剖区域，包括中脑皮层、内脑皮层、上脑皮层和巢脑皮层。基于转录组和 Enhancer 代码的比较，非神经元和 γ - 氨基丁酸介导（GABAergic）的细胞类型在鸟类和哺乳动物之间表现出高度相似性，这反映在这些细胞类型保守的 TF 组合上。另一方面，哺乳动物和鸟类大脑皮层中兴奋性神经元的 Enhancer 代码差异较大。这些匹配结果仅部分符合现有的基于发育轨迹和脑电路的脊椎动物大脑皮层细胞类型同源性进化模型。研究人员发现，哺乳动物深层兴奋性神经元与中脑皮层神经元最为相似，而哺乳动物新皮层上层、梨状皮层和杏仁核神经元与上脑皮层和巢脑皮层神经元最为相似。作为对预测的哺乳动物和鸟类细胞类型对应关系的验证，研究人员进行了体内增强子报告基因检测。研究结果表明，当在小鼠大脑中检测时，鸡的增强子序列在相应的哺乳动物端脑细胞类型中表现出活性。
该研究表明，Enhancer 代码可用于推断物种间的细胞类型对应关系，且与转录组比较结果一致。转录组和基于深度学习的 Enhancer 代码的联合比较，揭示了哺乳动物和鸟类端脑细胞类型之间既有预期的对应关系，也有意外的对应关系，这表明保守的调控程序可能起源于共同的羊膜动物祖先，并且经过了选择或多样化。所提出的基于 Enhancer 代码的方法具有普遍适用性，可用于利用基因组调控代码来表征和比较不同物种的细胞类型。
