中国脑多组学图谱计划(CBMAP)：构建东亚人群脑分子全景图谱推动神经精神疾病精准医学研究

本刊推荐：为解决东亚人群在脑研究中的代表性不足问题，研究人员开展了中国脑多组学图谱计划(CBMAP)，通过对1000余例人脑样本进行基因组、表观基因组、转录组、蛋白质组（含多种PTMs）和代谢组的系统性解析，构建了首个面向中国人群的脑多组学参考图谱，为揭示衰老及相关神经精神疾病的分子机制提供了关键资源，显著提升了跨祖先遗传研究的精细定位能力。

　　

人脑作为自然界最复杂的器官，其分子调控机制与神经精神疾病的关联一直是生物医学研究的核心难题。当前脑研究领域存在明显的族群偏倚——大型脑多组学研究如GTEx、ROSMAP和PsychENCODE等主要基于欧洲 ancestry 人群数据，而东亚人群的分子特征图谱长期缺失。这种代表性差距严重制约了疾病机制研究的普适性，特别是考虑到不同人群间可能存在遗传背景、环境因素和疾病易感性的显著差异。

更关键的是，脑组织具有高度特异的分子表达模式，外周组织无法替代其功能研究。虽然动物模型提供了一定 insights，但在模拟人类高级认知功能及非编码调控机制方面存在局限。此前研究表明，亚洲与欧洲人群在神经精神疾病的分子机制上可能存在差异，且增加遗传祖先多样性比单纯扩大单一人群样本量更能有效揭示 trait-associated 遗传元件。这些发现凸显了构建东亚人群脑多组学参考图谱的紧迫性。

在此背景下，由中国国家健康和疾病人脑组织资源中心牵头，联合北京大学医学部、中南大学湘雅医学院等机构组成的中国脑组织库联盟，启动了规模空前的中国脑多组学图谱计划（China Brain Multi-omics Atlas Project, CBMAP）。该项目首阶段（Phase I）系统收集了1,187例中国捐赠者的脑组织样本，覆盖长三角、京津冀和长江中游三大人口密集区，总体代表人口约4.66亿。所有样本均经过标准化神经病理学诊断，包括阿尔茨海默病神经病理改变（ADNC）、路易体病（LBD）、脑血管疾病（CVD）以及原发性年龄相关tau蛋白病（PART）等病变类型，并严格控质（缺血时间<24小时，RIN≥5）。

研究人员采用多组学整合研究策略，首次在群体水平同步解析了基因组（10-20× WGS）、表观基因组（Infinium MethylationEPIC v2.0 BeadChip）、转录组（核糖体去除bulk RNA-seq、snRNA-seq、长读长RNA-seq）、蛋白质组（LC-MS）、磷酸化修饰组（phosphoproteomics）和代谢组（空间代谢组学）数据。尤为突破的是，该项目率先在群体尺度捕获了多种蛋白质翻译后修饰（PTMs）（包括磷酸化、泛素化、乙酰化和乳酸化），并利用空间转录组/蛋白组技术和单细胞核3D基因组结构分析（ChAIR技术）揭示了脑组织微环境的多组学调控网络。

关键技术方法包括：基于中国脑组织库联盟的标准化样本采集与神经病理诊断体系；涵盖WGS、DNA甲基化芯片、bulk/snRNA-seq、LC-MS蛋白质组/PTM组、空间组学的多平台整合检测；单细胞核多组学技术（snATAC-seq、ChAIR）和跨祖先遗传分析框架。

样本与区域特征

样本覆盖中国三大地理区域，年龄跨度27-96岁（中位数78岁），女性占比37.4%。神经病理诊断显示ADNC（47.6%）、CVD（62.6%）和LATE（46.1%）为主要病变类型，24例有精神分裂症临床记录。质控分析表明基因表达谱对RIN值敏感，但PMI（<24h）对多数分子谱影响有限。

多组学数据生成

已完成Phase I试点样本的基因组、表观基因组、转录组、蛋白质组和磷酸化修饰组全景测量，初步cis-eQTL分析检出量优于ROSMAP数据集（FDR<0.05），trans-eQTL模式与欧洲人群数据一致。空间转录组和3D染色质结构数据正在生成中。

跨项目比较

CBMAP在样本规模（Phase I>1000例）、东亚人群代表性、多组学覆盖广度（特别是PTMs和3D基因组）、空间分辨率方面显著超越GTEx、ROSMAP等国际项目。样本年龄分布更广，PMI控制更严格（中位数8.5h），RIN质量与国际项目相当。

研究目标实现

项目将实现六大目标：①构建中国人群特异分子图谱；②揭示衰老与神经精神疾病的跨组学调控模块；③绘制空间组学与3D表观调控整合图谱；④解析PTMs的群体水平调控网络（ptmQTLs）；⑤阐明遗传变异的祖先特异性调控机制；⑥通过跨祖先数据整合提升致病分子定位精度。

CBMAP的推进将极大促进基于遗传证据的疾病机制解析。研究表明，遗传支持的药物开发成功率提升2.6倍，而亚洲人群参考面板的缺失限制了TWAS、PWAS等方法的应用。该项目数据将支持跨祖先精细定位（fine-mapping），提高致病分子识别准确性，并为药物重定位提供新机遇。

项目二期（Phase II）计划将样本量扩展至2,000例，纳入未成年和胎儿脑样本，增加海马体、纹状体等关键脑区多组学分析，开展全脑空间转录组/蛋白组测绘，并整合活体队列（如精神疾病和ALS专病队列）的外周样本数据，构建"生前-死后"联动的分子网络。

所有原始数据将通过中国国家生物信息中心GSA平台（https://ngdc.cncb.ac.cn/gsa/）共享，经学术委员会审批后向科研界开放。

该研究于2025年发表于《Molecular Psychiatry》（DOI: 10.1038/s41380-025-03250-3），标志着我国在脑科学大数据领域迈入国际前沿。通过构建全球首个面向东亚人群的脑多组学参考图谱，CBMAP不仅填补了国际脑计划中的族群空白，更为理解人脑分子网络、推动神经精神疾病的精准医疗提供了不可替代的资源基础。其整合空间组学、单细胞3D表观基因组和PTMs图谱的创新框架，将为复杂脑疾病机制带来突破性见解。